DE2856767A1

DE2856767A1 - Variable-output absorption heat pump - has adjustable heater for ejector and auxiliary cycle with heat exchanger

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Publication number: DE2856767A1
Application number: DE19782856767
Authority: DE
Inventors: Georg Prof Dr Alefeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1980-07-17

Abstract

The pump uses a working medium containing a vaporising working material and an absorber material. working material vapour is expelled from the medium by an ejector with a heater and an absorber material pipe leading to an expansion unit. A first vapour pipe leads from the ejector to a condenser with heat exchanger and having an expansion valve at the liquid outlet, reducing the pressure of the liquid working material to a value low in relation to the vapour pressure at the ejector outlet. A pipe from the expansion valve outlet leads to a vapouriser, whose outlet is connected to a second vapour pipe leading to an absorber with an absorber material inlet and a working material outlet. From the latter this material is delivered to the ejector inlet.

Description

27. Dezember 1978 10468/Dr.v.B/Ro.December 27, 1978 10468 / Dr.v.B / Ro.

Professor Dr. Georg ALEFELD Josef-Raps-Straße 3, 8000 München 40Professor Dr. Georg ALEFELD Josef-Raps-Strasse 3, 8000 Munich 40

Absorptions-Wärmepumpe veränderbarer Ausgangs-Wärmeleistung. Absorption heat pump with variable output heat output .

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Absorptions-Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an absorption heat pump according to the preamble of claim 1.

Aus Gründen der Energieeinsparung werden für Heizzwecke, insbesondere Gebäudeheizung, in zunehmendem Maße Wärmepumpen verwendet. Es gibt bekanntlich Kompressor-Wärmepumpen und Absorptions-Wärmepumpen. Absorptions-Wärmepumpen nützen die zur Verfügung stehende Primärenergie wesentlich besser aus als Kompressor-Wärmepumpen, da die Verluste wegfallen, die bei der Umsetzung der normalerweise fossilen Primärenergie in die zum Antrieb der Wärmepumpe erforderliche mechanische Energie entstehen. Kompressor-Wärmepumpen haben andererseits den Vorteil, daß sich die abgegebene Ausgangs-Wärmeleistung mittels der Antriebsleistung des Kompressors verhältnismäßig einfach ändern läßt.For reasons of energy saving, heat pumps are increasingly being used for heating purposes, in particular building heating used. As is known, there are compressor heat pumps and absorption heat pumps. Absorption heat pumps make better use of the available primary energy than Compressor heat pumps, as the losses that occur when converting the normally fossil primary energy into energy are eliminated The mechanical energy required to drive the heat pump is generated. On the other hand, compressor heat pumps have the advantage of that the output heat output is relatively easy by means of the drive power of the compressor can change.

Ein stark wechselnder Wärmebedarf, wie er z.B. bei einer Gebäudeheizung in Abhängigkeit von der Tageszeit und Jahreszeit auftritt, stellt besonders bei Heizanlagen, die eine Wärmepumpe enthalten, ein schwierig zu lösendes Problem dar.A strongly changing heat demand, such as that of a building heating system, depending on the time of day and the season occurs, is a problem that is difficult to solve, especially in heating systems that contain a heat pump.

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An eine Heizanlage wird im allgemeinen die unabdingbare Forderung gestellt, daß sie in der Lage sein muß, den Wärmebedarf auch unter den ungünstigsten Bedingungen, die zu erwarten sind, zu decken. Bei Wärmepumpen-Heizanlagen ist es nämlich nicht zweckmäßig, die Wärmepumpe selbst für den maximal zu erwartenden Wärmebedarf und die tiefsten Außentemperaturen auszulegen und die Ausgangsleistung bei nicht maximalem Wärmebedarf zu drosseln (DE-PS 718 956), da dies nicht nur hohe Anlagekosten mit sich bringt, sondern auch zur Folge hat, daß die Wärmepumpe im weitaus größten Teil ihrer Betriebsdauer mit reduziertem Wirkungsgrad arbeitet.In general, this is an indispensable requirement for a heating system put that it must be able to meet the heat demand to cover even under the most unfavorable conditions that are to be expected. It is not in the case of heat pump heating systems It is advisable to design the heat pump itself for the maximum expected heat demand and the lowest outside temperatures and to throttle the output power when the heat demand is not maximum (DE-PS 718 956), as this is not only high system costs brings with it, but also has the consequence that the heat pump in the vast majority of its operating time with reduced Efficiency works.

Zur Lösung dieser Schwierigkeit ist es bekannt, in einer Heizanlage außer einer Wärmepumpe auch noch eine konventionelle Heizvorrichtung, z.B. ein mit einem öl- oder Gasbrenner beheizter Kessel, vorzusehen und die Wärmepumpe für eine solche Leistung und eine solche minimale Außentemperatur auszulegen, daß der Wärmebedarf während des größeren Teiles der Heizperiode durch die Wärmepumpe gedeckt werden kann und nur bei hohem Wärmebedarf und/oder tiefen Außentemperaturen der Wärmebedarf durch die konventionelle Heizvorrichtung gedeckt werden muß. Diese Lösung hat nicht nur den Nachteil hoher Anlagekosten, sie erfordert auch eine Umstellung der Heizanlage beim übergang vom Betrieb mit der Wärmepumpe als Wärmequelle auf den Betrieb mit der direkten öl- oder Gasbrennerheizung als Wärmequelle. To solve this problem, it is known to use a conventional heat pump in addition to a heat pump A heating device, e.g. a boiler heated with an oil or gas burner, and the heat pump for one Output and such a minimum outside temperature that the heat demand during the greater part of the heating season can be covered by the heat pump and the heat demand only when there is a high heat demand and / or low outside temperatures must be covered by the conventional heating device. This solution not only has the disadvantage of high investment costs, it also requires a conversion of the heating system when switching from operation with the heat pump as the heat source to the Operation with direct oil or gas burner heating as a heat source.

Selbstverständlich ist auch ein Mischbetrieb möglich; d.h. ein gleichzeitiger Betrieb der Wärmepumpe und der Zusatzheizung. Diese Lösung hat ebenfalls den Nachteil hoher Anlagekosten, da es nicht sinnvoll ist, die Wärmepumpe für einen Betrieb bei den tiefsten Außentemperaturen, die zu erwarten sind, auszulegen und man daher die Zusatzheizung für den maximalen Wärmebedarf unter den ungünstigsten Verhältnissen auslegen muß.Mixed operation is of course also possible; i.e. simultaneous operation of the heat pump and the additional heating. This solution also has the disadvantage of high investment costs, as it does not make sense to operate the heat pump at the lowest outside temperatures that can be expected are to be designed and therefore the additional heating should be designed for the maximum heat demand under the most unfavorable conditions got to.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konventionelle Absorber-Wärmepumpe so auszugestalten, daß sie selbst zur Erhöhung der abgegebenen NutzwärmeIeistung vom Wärmepumpenbetrieb auf vollständigen oder teilweisen Heizbetrieb umgeschaltet werden kann.The present invention is based on the object of designing a conventional absorber heat pump in such a way that that they themselves increase the useful heat output can be switched from heat pump operation to full or partial heating operation.

Unter "Heizbetrieb" soll dabei ein Betrieb verstanden werden, bei dem die dem Absorber zugeführte Wärmeleistung durch einen Wärmeträger und einen Wärmetauscher direkt dem Wärmeträger einer zugehörigen Heizungsanlage zugeführt wird, also beispielsweise Luft im Falle einer Luftzentralheizung und Wasser im Falle einer Wasserzentralheizung."Heating mode" should be understood to mean an operation in which the heat output supplied to the absorber is transmitted through a heat transfer medium and a heat exchanger is fed directly to the heat transfer medium of an associated heating system, ie for example air in the case of air central heating and water in the case of water central heating.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch gekennzeichnete Wärmepumpe gelöst.This object is achieved according to the invention by the claims marked heat pump solved.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Wärmepumpe gemäß der Erfindung.The subclaims relate to further developments and advantageous configurations of the heat pump according to the invention.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Wärmepumpe gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß sie als Wärmepumpe den Wärmebedarf bei Bedingungen (Wärmebedarf, Außentemperatur) zu decken vermag, wie sie während eines großen Teiles der Betriebszeit oder Heizperiode herrschen, und sie ist ferner so ausgebildet, daß sie selbst auf einen ausschließlichen oder teilweisen Heizbetrieb umgeschaltet werden kann, um während einer Periode den Wärmebedarf zu decken, in der der Wärmebedarf größer ist, als er durch einen reinen Wärmepumpenbetrieb gedeckt werden kann und/oder die Außentemperaturen für den Wärmepumpenbetrieb zu niedrig sind. Die Anlagekosten lassen sich dadurch erheblich reduzieren.In contrast to the prior art, the heat pump according to the invention is designed so that it is used as a heat pump Capable of covering heat demand under conditions (heat demand, outside temperature), as they are during a large part of the Operating time or heating season prevail, and it is also designed so that it is on an exclusive or partial heating mode can be switched to cover the heat demand during a period in which the heat demand is greater than can be covered by a pure heat pump operation and / or the outside temperatures for heat pump operation are too low. The investment costs can be reduced considerably as a result.

Die Wärmepumpe gemäß der Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß beim Heizbetrieb die gleiche Heizvorrichtung undThe heat pump according to the invention has the significant advantage that the same heating device and during heating operation

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die gleichen beheizten Flächen, beim reinen Heizbetrieb sogar auch die gleichen Wärmetauscherflächen wie beim Wärmepumpenbetrieb verwendet werden können. Außer den für eine konventionelle Absorptionswärmepumpe nötigen Anlageteilen werden nur wenige zusätzliche Vorrichtungen, wie Leitungen und Ventile, benötigt, so daß die erhöhte Wärmeleistung mit sehr geringen zusätzlichen Anlagekosten erzielt wird.the same heated surfaces, with pure heating operation even the same heat exchanger surfaces as with heat pump operation can be used. Except for a conventional absorption heat pump Only a few additional devices, such as lines and valves, are required for the necessary system parts. so that the increased heat output is achieved with very little additional investment costs.

Ein großer Vorteil der Absorptionswärmepumpe gemäß der Erfindung besteht weiterhin darin, daß der übergang vom Wärmepumpenbetrieb auf den reinen Heizbetrieb und umgekehrt in kürzester Zeit, praktisch innerhalb von Minuten, erfolgen kann. Dies ermöglicht die Vorteile der vorliegenden Wärmepumpe voll auszunutzen, da man die Betriebsart beispielsweise schnell zwischen geringer Wärmeleistung während der Nacht, hoher Wärmeleistung am Morgen und wieder verringerter Wärmeleistung am Tage, wenn das Gebäude durch Sonneneinstrahlung zusätzlich erwärmt wird, umschalten kann.A great advantage of the absorption heat pump according to the invention is that the transition from heat pump operation to the pure heating mode and vice versa in the shortest possible time, practically within minutes. This enables the advantages of the present heat pump to be fully exploited, since the operating mode, for example, can be changed quickly between low heat output during the night, high heat output in the morning and again reduced heat output during the day, if the building is additionally heated by solar radiation, can switch over.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von drei Varianten einer Absorptionswärmepumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und1 shows a schematic representation of three variants an absorption heat pump according to a first embodiment of the invention, and

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Absorptionswärmepumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.2 shows a schematic representation of an absorption heat pump according to a second embodiment of the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Wärmepumpe enthält einen konventionellen Wärmepumpenteil, der in üblicher Weise aufgebaut ist und als erstes beschrieben werden soll.The heat pump shown in Fig. 1 includes a conventional one Heat pump part that is constructed in the usual way and is the first to be described.

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Der konventionelle Wärmepumpenteil enthält einen Austreiber 10, der durch eine Heizvorrichtung 12 beheizbar ist, z.B. durch einen Gas- oder ölbrenner oder irgend eine andere zur Verfügung stehende Wärmequelle. Im Austreiber befindet sich ein Betriebsstoff, der mindestens einen Arbeitsstoff und einen Absorberstoff enthält. Der Arbeitsstoff kann beispielsweise NH₃ und der Absorberstoff H₃O sein, in diesem Falle ist der Betriebsstoff dann also eine Ammoniak/Wasser-Lösung. Es sind auch andere Betriebsstoffsysteme bekannt und können verwendet werden.The conventional heat pump part contains an expeller 10 which can be heated by a heating device 12, for example by a gas or oil burner or any other available heat source. In the expeller there is an operating material that contains at least one working material and one absorber material. The working substance can be, for example, NH ₃ and the absorber _{substance H 3} O, in this case the fuel is then an ammonia / water solution. Other fuel systems are also known and can be used.

Vom Austreiber 10 wird der ausgetriebene Arbeitsstoffdampf, der unter einem relativ hohen Druck steht, über eine erste oder Hochdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 14 einem Kondensator oder Verflüssiger 16 zugeführt. Die Begriffe "relativ hoch" und "Hochdruck" beziehen sich dabei auf die Druckverhältnisse in der betreffenden Wärmepumpe, insbesondere auf den Druck in einem "Niederdruckteil", auf den unten noch eingegangen wird. Im Verflüssiger wird dem Arbeitsstoffdampf Wärme Q¹, entzogen, die als Nutzwärme verwendet werden kann, und der Arbeitsstoff dadurch verflüssigt. Die Temperatur im Verflüssiger 16 ist im wesentlichen durch den Druck im Austreiber 10 bestimmt. Der flüssige Arbeitsstoff fließt dann über eine Leitung 18 und einen weiteren Wärmetauscher 20, in dem er durch kalten Arbeitsstoffdampf gekühlt wird (wird noch erläutert) in einen Sammelbehälter 22. Vom Sammelbehälter 22 strömt der flüssige Arbeitsstoff über eine Leitung 24 und ein Entspannungsventil 26 sowie eine Leitung 28 in einen Verdampfer 30, in dem der durch das Entspannungsventil 26 auf einen relativ niedrigen Druck entspannte flüssige Arbeitsstoff durch Zuführung von Wärme Q₀ aus der Umgebung in Arbeitsstoffdampf relativ niedrigen Druckes übergeführt wird. Der Verdampfer 30 ist als Wärmetauscher ausgebildet, dessen Wärmeeingangsseite z.B. durch ein Gebläse mit Umgebungsluft oderThe expelled working material vapor, which is under a relatively high pressure, is fed from the expeller 10 to a condenser or liquefier 16 via a first or high-pressure working material vapor line 14. The terms “relatively high” and “high pressure” relate to the pressure conditions in the relevant heat pump, in particular to the pressure in a “low pressure part”, which will be discussed below. In the ^{liquefier, heat Q 1} , which can be used as useful heat, is extracted from the working material vapor, and the working material is thereby liquefied. The temperature in the condenser 16 is essentially determined by the pressure in the expeller 10. The liquid working substance then flows via a line 18 and a further heat exchanger 20, in which it is cooled by cold working substance vapor (will be explained below) into a collecting tank 22. From the collecting tank 22, the liquid working medium flows via a line 24 and an expansion valve 26 as well as a Line 28 into an evaporator 30, in which the liquid working substance, which has been expanded to a relatively low pressure by the expansion valve 26, is converted into working substance vapor of relatively low pressure _{by supplying heat Q 0 from the environment.} The evaporator 30 is designed as a heat exchanger, the heat input side of which, for example, by a fan with ambient air or

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über eine Pumpe 32, an die eine Heizschlange 34 angeschlossen ist, Wasser übergeführt werden kann. Der relativ kalte Arbeitsstoff dampf wird vom Verdampfer 30 über eine Leitung 36 einer Heizschlange 38 des Wärmetauschers 20 zugeführt, in der er durch den flüssigen Arbeitsstoff vom Kondensator 16 erwärmt wird. Der erwärmte Arbeitsstoffdampf relativ niedrigen Druckes strömt dann durch eine zweite oder Niederdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 40 in einen Absorber 42. Dem Absorber 42 wird ferner über eine Leitung 47, einen Wärmetauscher 44, ein Entspannungsventil sowie eine Leitung 48 flüssiger, an Arbeitsstoff verarmter Betriebsstoff, also im wesentlichen Absorberstoff, zugeführt. Der Absorberstoff absorbiert im Absorber 42 den über die Leitung 40 zugeführten erwärmten Arbeitsstoffdampf, wobei Absorptionswärme Q. frei wird, die ebenfalls als Nutz- oder Ausgangswärme der Wärmepumpe zur Verfügung steht und z.B. durch eine Wärmetauscherschlange 50 an eine Wasserzentralheizungsanlage (oder über Wärmetauscherrippen an einen Luftstrom in einer Luftheizungsanlage) abgegeben wird. Der mit Arbeitsstoff angereicherte Absorberstoff wird dann durch eine Pumpe 52 über eine Leitung 54, eine Leitung 58, den anderen Teil des Wärmetauschers 44 und eine Leitung 60 zurück in den Austreiber gefördert. Zwischen die Leitungen 54 und 58 kann, falls erforderlich, eine Kühlschlange 56 eingeschaltet sein, um in bekannter Weise eine Rektifikation des im Austreiber entstehen- , den Dampfes, also eine möglichst gute Trennung des Arbeitsstoff dampf es von Absorberstoffdampf, der an der Kühlschlange kondensiert, zu bewirken. Der Durchsatz des Betriebsstoffes durch die Kühlschlange 56 kann durch einen Dreiwegehahn 62 geregelt werden.Via a pump 32 to which a heating coil 34 is connected is, water can be transferred. The relatively cold working substance is vapor from the evaporator 30 via a line 36 a Heating coil 38 of the heat exchanger 20 is supplied, in which it is heated by the liquid working substance from the condenser 16. The heated working material vapor of relatively low pressure then flows through a second or low-pressure working material vapor line 40 into an absorber 42. The absorber 42 is also provided with an expansion valve via a line 47, a heat exchanger 44 and a line 48 is supplied with liquid fuel depleted in working material, that is to say essentially as an absorber material. In the absorber 42, the absorber substance absorbs the heated working substance vapor supplied via line 40, with absorption heat Q. being released, which is also used as useful or output heat the heat pump is available and e.g. through a heat exchanger coil 50 to a water central heating system (or via heat exchanger fins to an air flow in an air heating system) is delivered. The absorber substance enriched with working substance is then transferred by a pump 52 line 54, line 58, the other part of heat exchanger 44 and line 60 back into the expeller promoted. If necessary, a cooling coil 56 can be connected between the lines 54 and 58 in order to feed into As is known, a rectification of the steam generated in the expeller, i.e. the best possible separation of the working material vapor from the absorber material vapor that is present in the cooling coil condensed to effect. The throughput of the operating material through the cooling coil 56 can be controlled by a three-way valve 62 be managed.

Die Wärmetauscher-Ausgänge 16a und 50 des Verflüssigers bzw. Absorbers 42 können je nach der Konstruktion der angeschlossenen Heizungsanlage parallel oder in Reihe geschaltet sein oder unabhängige Verbraucher mit Wärme speisen und können auch in bekannter Weise zur Warmwasserbereitung dienen.The heat exchanger outlets 16a and 50 of the condenser or absorber 42, depending on the construction of the connected Heating system can be connected in parallel or in series or feed independent consumers with heat can also be used in a known manner for heating water.

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Der oben beschriebene Teil der vorliegenden Wärmepumpe ist hinsichtlich Aufbau und Arbeitsweise (mit Ausnahme der Anordnung des Sammelbehälters 22 hinter dem Wärmetauscher 20) im wesentlichen bekannt, so daß sich eine genauere Erläuterung erübrigt.The above-described part of the present heat pump is in terms of structure and mode of operation (with the exception of Arrangement of the collecting container 22 behind the heat exchanger 20) is essentially known, so that a more detailed explanation unnecessary.

Der Wärmepumpenteil der Wärmepumpe gemäß der Erfindung ist nun im Gegensatz zu gewissen bekannten Wärmepumpen nicht so ausgelegt, daß er den maximal zu erwartenden Wärmebedarf bei allen zu erwartenden Außentemperaturen (d.h. den Temperaturen, mit denen Q_Q zur Verfügung steht) zu decken vermag. Zur Vermeidung der hohen Anlage- bzw. Investitionskosten, die einer solchen Lösung anhaften, ist der Wärmepumpenteil der Wärmepumpe gemäß der Erfindung vielmehr so ausgelegt, daß er den Wärmebedarf während des überwiegenden Teils der Heiz- bzw. Betriebsperiode zu decken vermag, nicht jedoch den Spitzenbedarf, der im Vergleich zur gesamten Heiz- oder Betriebsperiode nur während verhältnismäßig kurzer Zeitspannen und nicht sehr häufig auftritt.The heat pump part of the heat pump according to the invention, in contrast to certain known heat pumps, is not designed so that it is able to cover _{the maximum expected heat demand at all expected outside temperatures (ie the temperatures with which Q Q is available).} To avoid the high system or investment costs associated with such a solution, the heat pump part of the heat pump according to the invention is rather designed so that it can cover the heat demand during the major part of the heating or operating period, but not the peak demand which occurs only during relatively short periods of time and not very often compared to the entire heating or operating period.

Zur Deckung des Spitzenbedarfes und/oder des Wärmebedarfes bei zu niedrigen Außentemperaturen ist die vorliegende Wärmepumpe so umschaltbar, daß sie ganz oder teilweise im direkten Heizbetrieb (im Gegensatz zum Wärmepumpenbetrieb) arbeitet, d.h., daß die dem Austreiber 10 von der Heizvorrichtung 12 zugeführte Wärme durch einen Wärmeträger ganz oder teilweise einem die Nutzwärme abgebenden Wärmetauscher zugeführt wird, von dem aus der Wärmeträger dann ohne den Verdampfer 34 zu durchlaufen wieder in den Austreiber 10 zurückgeleitet wird. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß für den Heizbetrieb Arbeitsstoffdampf als Wärmeträger verwendet wird (also nicht der flüssige Absorberstoff, was im Prinzip auch möglich wäre, aber gegenüber der Verwendung von Arbeitsstoffdampf als Wärmeträger gewisse Nachteile hat).To cover the peak demand and / or the heat demand when the outside temperature is too low, the present The heat pump can be switched so that it is completely or partially in direct heating mode (as opposed to heat pump mode) works, i.e. that the heat supplied to the expeller 10 by the heating device 12 is entirely or is partially fed to a heat exchanger emitting the useful heat, from which the heat transfer medium then without the evaporator 34 is passed back to the expeller 10 again. Another essential feature of the invention consists in the fact that working material vapor as for the heating operation Heat transfer medium is used (i.e. not the liquid absorber substance, which in principle would also be possible, but compared to the Use of working material vapor as a heat transfer medium has certain disadvantages).

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Die oben kurz dargelegte prinzipielle Konzeption kann auf zweierlei Weise realisiert werden:The basic concept briefly outlined above can be implemented in two ways:

Bei einer ersten Ausführungsform der Absorptionswärmepumpe gemäß der Erfindung ist eine Umschaltung zwischen Wärmepumpenbetrieb und reinem Heizbetrieb vorgesehen.In a first embodiment of the absorption heat pump According to the invention, a switch between heat pump operation and pure heating operation is provided.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmepumpe zwischen reinem Wärmepumpenbetrieb und gemischtem Wärmepumpen/Heizbetrieb umschaltbar.In the second embodiment of the invention, the heat pump is between pure heat pump operation and mixed operation Heat pumps / heating mode switchable.

Es ist schließlich auch möglich, die beiden Ausführungsformen der Erfindung in einer einzigen Wärmepumpe zu realisieren, so daß diese dann zwischen drei Betriebszuständen umschaltbar ist, nämlich erstens reinem Wärmepumpenbetrieb (in dem die abgegebene Wärmeleistung in konventioneller Weise geregelt werden kann, z.B. durch eine regelbare überbrückung des Absorbers) ; zweitens gemischtem Wärmepumpen/Heizbetrieb und drittens reinem Heizbetrieb.Finally, it is also possible to implement the two embodiments of the invention in a single heat pump, so that this can then be switched between three operating states, namely firstly pure heat pump operation (in which the heat output can be regulated in a conventional manner, e.g. by regulating the absorber bypassing) ; secondly, mixed heat pumps / heating mode and thirdly, pure heating mode.

Anhand von Fig. 1 sollen nun drei Varianten der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert werden, also der Ausführungsform, bei der eine Umschaltung der Wärmepumpe zwischen Wärmepumpenbetrieb und reinem Heizbetrieb vorgesehen ist.With reference to Fig. 1, three variants of the first Embodiment of the invention are explained, so the embodiment, in which a switchover of the heat pump between heat pump operation and pure heating operation is provided.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist, kurz gesagt, im Heizbetrieb der Hochdruckteil mit dem Niederdruckteil verbunden. Der im Austreiber unter relativ hohem Druck erzeugte Arbeitsstoffdampf wird je nach Wärmebedarf mehr oder weniger entspannt und direkt in den Absorber geleitet und gibt dort seinen Wärmeinhalt als Nutzwärme an den Wärmetauscherteil des Absorbers ab. Die abgegebene Nutzwärmeleistung läßt sich durch Veränderung der Eingangswärmeleistung steuern, die die hinsichtlich ihrer Leistung steuerbare Heizvorrichtung an den Austreiber abgibt, und durch Steuerung der Druck-In this embodiment of the invention, in short, in heating mode, the high-pressure part is connected to the low-pressure part. The one generated in the expeller under relatively high pressure Working substance vapor is more or more depending on the heat demand less relaxed and fed directly into the absorber, where it gives its heat content as useful heat to the heat exchanger part of the absorber. The useful heat output can be controlled by changing the input heat output, which emits the heating device, which can be controlled in terms of its output, to the expeller, and by controlling the pressure

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differenz zwischen Hoch- und Niederdruckteil. Die Temperatur der vom Absorber-Wärmetauscher abgegebenen Nutzwärme läßt sich bis zu etwa der Austreibertemperatur praktisch beliebig wählen, sie ist umso höher, je höher der Druck im Absorber wird. Die Temperatur im Austreiber wird im allgemeinen durch Regelung der Heizvorrichtung im wesentlichen konstant gehalten werden.difference between high and low pressure part. The temperature of the useful heat emitted by the absorber heat exchanger can be up to approximately the expeller temperature, the higher the pressure in the absorber, the higher it is. the Temperature in the expeller is generally kept essentially constant by controlling the heating device.

Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Variante dieser Ausführungsform der Erfindung ist in der Hochdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 14 und in der Niederdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 40 je ein Absperrventil 70a bzw. 72 vorgesehen. Der zwischen dem Austreiber 10 und dem Absperrventil 70a gelegene Teil der Hochdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 14 ist mit dem zwischen dem Absperrventil 72 und dem Absorber 42 gelegenen Teil der Niederdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 40 durch eine Überbrückungsleitung 74a verbunden, die ein Regelventil 76a enthält.In the first variant of this embodiment of the invention shown in Fig. 1 is in the high pressure working substance vapor line 14 and a shut-off valve 70a or 72 is provided in each of the low-pressure working substance vapor line 40. The between the expeller 10 and the shut-off valve 70a located part of the high-pressure working substance vapor line 14 is with the between the shut-off valve 72 and the absorber 42 located part of the low-pressure working substance vapor line 40 through a Connected bypass line 74a, which contains a control valve 76a.

Die Heizvorrichtung 12, d.h. die dem Austreiber 10 zugeführte Eingangswärmeleistung ist regelbar, z.B. kontinuierlich oder durch eine Zweipunktregelung.The heating device 12, i.e. the input heat power supplied to the expeller 10, is controllable, e.g. continuously or by a two-point control.

Beim Heizbetrieb kann die Kühlschlange 56 vorteilhafterweise durch Umschalten des Dreiwegeventils 62 überbrückt werden. Vorzugsweise sind jedoch eine Überbrückungsleitung 78 mit einem Absperrventil 80, durch die die Kühlschlange 56 und der mit dieser in Reihe liegende Teil des Wärmetauschers 44 überbrückbar sind und eine Überbrückungsleitung 82 mit einem Absperrventil 84, durch die der andere Teil des Wärmetauschers 44 überbrückbar ist, vorgesehen, so daß in vorteilhafter Weise die Druckabfälle in der Kühlschlange 56 und dem Wärmetauscher vermieden werden und dadurch die Antriebsleistung der Pumpe verringert werden kann.During heating operation, the cooling coil 56 can advantageously be bridged by switching over the three-way valve 62. Preferably, however, a bypass line 78 with a shut-off valve 80 through which the cooling coil 56 and the part of the heat exchanger 44 lying in series with this can be bridged and a bridging line 82 with a Shut-off valve 84, through which the other part of the heat exchanger 44 can be bridged, is provided, so that in an advantageous manner the pressure drops in the cooling coil 56 and the heat exchanger are avoided and thereby the driving power of the pump can be reduced.

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Wenn der Wärmebedarf die Leistungsfähigkeit des Wärmepumpenteiles übersteigt, werden die Absperrventile 70a und 72 geschlossen und das Regelventil 76a wird mindestens zum Teil geöffnet, so daß der Arbeitsstoffdampf vom Austreiber über die Leitungen 14, 74a und 40 direkt in den Absorber 42 eingespeist wird. Ferner wird das Entspannungsventil 46 entsprechend dem erforderlichen Flüssigkeitsdurchsatz teilweise geöffnet und geregelt. Es ist ferner zweckmäßig, das Entspannungsventil 26 zu schließen, damit der flüssige Arbeitsstoff aus dem Vorrat sgefäß 22 nicht in den Verdampfer gelangen kann. Die Anordnung des Sammelbehälters hinter dem Wärmetauscher 20 hat den Vorteil, daß ein Vorrat an gekühltem flüssigen Arbeitsstoff zur Verfügung steht, wenn von Heizbetrieb auf Wärmepumpenbetrieb zurückgeschaltet \ird. Im Absorber 42 wird der Wärmeinhalt des Arbeitsstoffdampfes frei, wobei sich wegen des höheren Druckes eine höhere Temperatur einstellt, so daß am Wärmetauscherausgang 50 eine erhöhte Wärmeausgangsleistung zur Verfügung steht, die durch entsprechende Erhöhung der durch die Heizvorrichtung 12 zugeführte Eingangswärmeleistung erheblich über die Wärmeleistung des Wärmepumpenteils gesteigert werden kann.When the heat demand exceeds the performance of the heat pump part exceeds, the shut-off valves 70a and 72 are closed and the control valve 76a is at least partially opened so that the working material vapor from the expeller on the Lines 14, 74a and 40 are fed directly into the absorber 42. Furthermore, the expansion valve 46 is according to the required liquid throughput partially opened and regulated. It is also expedient to use the expansion valve 26 to close so that the liquid working substance from the storage vessel 22 can not get into the evaporator. The order the collecting tank behind the heat exchanger 20 has the advantage that a supply of cooled liquid working substance is available when switching from heating mode to heat pump mode switched back. The heat content is in the absorber 42 of the working substance vapor free, with a higher temperature set because of the higher pressure, so that an increased heat output power is available at the heat exchanger outlet 50, which can be achieved by a corresponding increase in the input heat output supplied by the heating device 12 is increased considerably over the heat output of the heat pump part can be.

Wenn die Überbrückungsleitungen 78 und/oder 82 vorgesehen sind, können ferner die in diesen angeordneten Absperrventile 80 und 84 geöffnet werden, um die Antriebsleistung der Pumpe 52 zur Energieeinsparung herabzusetzen. Ein öffnen der Absperrventile 80 und 84 ermöglicht außerdem eine weitere Steigerung der Ausgangswärme 0., da der flüssige Absorberstoff dann heiß in den Absorber 42 gelangt. Das Rückschalten auf reinen Wärmepumpenbetrieb wird dadurch allerdings etwas verlangsamt.If the bypass lines 78 and / or 82 are provided, the shut-off valves arranged in them can also 80 and 84 are opened to reduce the driving power of the pump 52 to save energy. An open the shut-off valves 80 and 84 also enable a further increase in the output heat 0, since the liquid absorber substance then reaches the absorber 42 in a hot state. The downshift However, this slows down a pure heat pump operation.

Die Temperatur im Absorber 42 kann über den Durchsatz des Arbeitestoffdampfes, also mittels des Regelventiles 76a,The temperature in the absorber 42 can be adjusted via the throughput of the working material vapor, i.e. by means of the control valve 76a,

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geregelt werden. Gleichzeitig wird die Einstellung des Ventils 46 entsprechend geregelt, z.B.so, daß der Flüssigkeitsstand im Austreiber 10 in einem bestimmten Bereich bleibt.be managed. At the same time, the setting of valve 46 is regulated accordingly, e.g. so that the liquid level remains in a certain area in the expeller 10.

Wenn der Wärmebedarf wieder soweit absinkt, daß er durch den Wärmepumpenteil gedeckt werden kann, werden die Absperrventile 70a und 72 wieder geöffnet, das Regelventil 76a wird geschlossen, und die Ventile 26 und 46 werden in die für den Wärmepumpenbetrieb erforderliche Drosselstellung gebracht, so daß der Wärmepumpenteil wieder als konventionelle Wärmepumpe arbeiten kann. Der tibergang vom Heizbetrieb in den Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt erfordert nur sehr kurze Zeit, insbesondere wenn die Ventile 80 und 84 nicht geöffnet worden waren.When the heat demand drops again so far that it can be covered by the heat pump part, the shut-off valves are opened 70a and 72 opened again, the control valve 76a is closed, and the valves 26 and 46 are in the for the Heat pump operation brought the throttle position required, so that the heat pump part again as a conventional heat pump can work. The transition from heating mode to heat pump mode and vice versa, requires only a very short time, particularly if valves 80 and 84 have not been opened was.

Bei der zweiten Variante dieser Ausführungsform der Erfindung ist in die Leitung 28 ein Absperrventil 70b eingeschaltet und der Teil der Leitung 28, der sich zwischen dem Entspannungsventil 26 und dem Absperrventil 70b befindet, ist über eine Überbrückungsleitung 74b, die ein Ventil 76b enthält, mit der Niederdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 40 verbunden. Das Ventil 72 ist ebenfalls vorhanden.In the second variant of this embodiment of the invention is in the line 28, a shut-off valve 70b turned on and the part of the line 28, which is between the Relief valve 26 and the shut-off valve 70b is located via a bypass line 74b, which contains a valve 76b, connected to the low-pressure working substance vapor line 40. That Valve 72 is also provided.

Die Überbrückungsleitungen 78 und 82 mit den Ventilen und 84 können vorteilhafterweise ebenfalls vorgesehen sein.The bypass lines 78 and 82 with the valves 16 and 84 can advantageously also be provided.

Diese zweite Variante hat den Vorteil, daß außer der Überbrückungsleitung 74b nur drei einfache Absperrventile 70b, 72 und 76b benötigt werden, daß die Regelung durch das sowieso schon vorhandene Entspannungsventil 26, das als Regelventil ausgebildet ist, erfolgen kann. Bei dieser Variante bleibt der Verflüssiger 16 in den Weg des Arbeitsstoffdampfes eingeschaltet. This second variant has the advantage that in addition to the bridging line 74b only three simple shut-off valves 70b, 72 and 76b are needed that regulation by that anyway existing expansion valve 26, which acts as a control valve is formed, can be done. In this variant, the condenser 16 remains switched on in the path of the working substance vapor.

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Beim Wärmepumpenbetrieb sind die Absperrventile 70b und 72 geöffnet und das Absperrventil 76b geschlossen. Beim übergang zum Heizbetrieb werden die Absperrventile 70b und 72 geschlossen und das Absperrventil 76b geöffnet, und Arbeitsstoffdampf, der unter relativ hohem Druck steht, wird geregelt über das Regelventil 26 in den Absorber 42 eingespeist. Im übrigen arbeitet diese Variante wie die zuerst erläuterte Variante.During the heat pump operation, the shut-off valves 70b and 72 are open and the shut-off valve 76b is closed. At the transition for heating operation the shut-off valves 70b and 72 are closed and the shut-off valve 76b is opened, and working substance vapor, which is under relatively high pressure is fed into the absorber 42 in a controlled manner via the control valve 26. in the Otherwise, this variant works like the variant explained first.

Bei der dritten Variante ist ein Absperrventil 70c in der Leitung 18 vorgesehen, die den Verflüssiger 16 mit dem Wärmetauscher 20 verbindet. Ferner ist der sich zwischen dem Verflüssiger 16 und dem Absperrventil 70c befindende Teil der Leitung 18 mit der Niederdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 40 durch eine Überbrückungsleitung 74c verbunden, die ein Regelventil 76c enthält. Das Ventil 72 ist ebenfalls vorhanden. Das Ventil 70c kann entfallen, wenn beim Heizbetrieb das Ventil 26 geschlossen wird. In diesem Fall kann flüssiger Arbeitsstoff, der unter Umständen bei niedriger Rücklauftemperatur des den Wärmetauscherteil 16a durchströmenden Wärmeträgermediums durch partielle Kondensation des Arbeitsstoff dampf es im Verflüssiger 16 entsteht, in das Vorratsgefäß 22 fließen. Er steht dann beim Rückschalten auf Wärmepumpenbetrieb sofort für die Verdampfung im Verdampfer 30 zur Verfügung. In the third variant, a shut-off valve 70c is provided in the line 18, which the condenser 16 with the Heat exchanger 20 connects. Furthermore, the part located between the condenser 16 and the shut-off valve 70c is the line 18 to the low-pressure working substance vapor line 40 connected by a bypass line 74c containing a control valve 76c. The valve 72 is also provided. The valve 70c can be omitted if the valve 26 is closed during heating operation. In this case it can be more fluid Working substance that may flow through the heat exchanger part 16a at a low return temperature Heat transfer medium through partial condensation of the working substance vapor it arises in the condenser 16, in the storage vessel 22 flow. It is then immediately available for evaporation in evaporator 30 when switching back to heat pump operation.

Die Überbrückungsleitungen 78 und 82 mit den Absperrventilen 80 und 84 können ebenfalls vorgesehen sein.The bypass lines 78 and 82 with the shut-off valves 80 and 84 can also be provided.

Bei allen Varianten läßt sich die Heizleistung durch öffnen der Absperrventile 80 und 84 in den Überbrückungsleitungen 78 bzw. 82 weiter steigern. Außer der Verringerung der Druckabfälle und damit wesentlichen Verringerung der Antriebs-With all variants, the heating power can be passed through open the shut-off valves 80 and 84 in the bypass lines 78 or 82 further increase. In addition to the reduction in pressure drops and thus a significant reduction in drive

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leistung der Pumpe 52 bewirkt die Überbrückung des Wärmetauschers 44, daß der an Arbeitsstoff verarmte Betriebsstoff heiß in den Absorber 42 gelangt und dadurch ebenfalls nennenswert zum Wärmetransport beiträgt.power of the pump 52 causes the bridging of the heat exchanger 44 that the working fluid depleted in working material reaches the absorber 42 hot and thereby also noticeably to the Contributes to heat transport.

Als Betriebsstoffsysteme können z.B. verwendet werden: NH₃/H₂O; NHo/wässerige Lösungen von Salzen hoher Löslichkeit, wie LiBr; LiI, LiNO₃, ZnI₂, ZnCl₂, NaSCN; ferner CH₃NH₂ mit den vorstehenden Lösungen; CH₃OH/Salzlösungen wie oben usw.The following can be used as fuel systems, for example: NH ₃ / H ₂ O; NHo / aqueous solutions of salts of high solubility, such as LiBr; LiI, LiNO ₃ , ZnI ₂ , ZnCl ₂ , NaSCN; furthermore CH ₃ NH ₂ with the above solutions; CH ₃ OH / salt solutions as above etc.

In Fig. 1 ist schließlich noch eine Überbrückungsleitung 88 mit einem Regelventil 90 dargestellt, mit dem die Leistung des Wärmepumpenteils in bekannter Weise herabgesetzt und damit geregelt werden kann.In Fig. 1, finally, a bypass line 88 is shown with a control valve 90, with which the power the heat pump part can be reduced in a known manner and thus regulated.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie enthält einen Wärmepumpenteil, der dem der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im wesentlichen entspricht, so daß für entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind.In Fig. 2 is a second embodiment of the invention shown. It contains a heat pump part which essentially corresponds to that of the embodiment according to FIG. 1, see above that the same reference numerals have been used for corresponding components.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ermöglicht eine Umschaltung zwischen einem reinen Wärmepumpenbetrieb und einem gemischten Wärmepumpen/Heizbetrieb, was auf die folgende Weise ermöglicht wird:The embodiment according to FIG. 2 enables a switchover between a pure heat pump operation and a mixed heat pump / heating operation, which is done in the following way is made possible:

Erstens wird ein Betriebsstoff verwendet, der einen Absorberstoff und mindestens zwei verschiedene Arbeitsstoffe enthält, die chemisch nicht miteinander reagieren und wesentlich verschiedene Dampfdrücke aufweisen. Dies wird im folgenden am Beispiel eines Betriebsstoffes mit zwei Arbeitsstoffen erläutert.Firstly, an operating material is used that contains an absorber material and at least two different working materials, which do not react chemically with one another and have significantly different vapor pressures. This is explained below explained using the example of an operating material with two working materials.

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Der Arbeitsstoff mit dem höheren Dampfdruck, also der niedrigeren Kondensationstemperatur bei gegebenem Druck soll im folgenden als Arbeitsstoff I bezeichnet werden während der Arbeitsstoff mit dem niedrigeren Dampfdruck, der bei dem gegebenen Druck eine höhere Kondensationstemperatur hat, als Arbeitsstoff II bezeichnet werden soll. Der Dampfdruck des Arbeitsstoffes II soll um den Faktor 2 bis 25, vorteilhafterweise 3 bis 20, kleiner sein als der Dampfdruck des Arbeitsstoffes I. Da eine völlige Trennung der beiden Arbeitsstoffe nicht praktikabel ist und auch nicht angestrebt wird, arbeitet die Wärmepumpe auch im Wärmepumpenbetrieb mit einem Arbeitsstoff gemisch, dessen Hauptbestandteil der Arbeitsstoff I ist und dessen Gehalt an Arbeitsstoff II vorteilhafterweise so gewählt ist, daß im Verdampfer in dessen ganzem Betriebstemperaturbereich eine vollständige Verdampfung des Arbeitsstoffgemisches stattfindet.The working substance with the higher vapor pressure, i.e. the lower condensation temperature at a given pressure, should hereinafter referred to as working substance I, while the working substance with the lower vapor pressure, that of the given Pressure has a higher condensation temperature, should be referred to as working substance II. The vapor pressure of the Working substance II should be a factor of 2 to 25, advantageously 3 to 20, less than the vapor pressure of working substance I. As a complete separation of the two working substances is not practicable and is not aimed for, the heat pump also works in heat pump mode with a working substance mixture, the main component of which is working substance I and its content of working substance II is advantageously chosen so that complete evaporation of the working substance mixture in the evaporator in its entire operating temperature range takes place.

Es ist zwar bekannt, Arbeitsstoffgemische bei Kompressions-Kältemaschinen zu verwenden, um den Arbeitsstoffdurchsatz durch den Kompressor bei konstanter Kompressor-Antriebsdrehzahl entsprechend dem Kältebedarf regeln zu können (siehe z.B. die US-PS 29 38 362); Absorptions-Wärmepumpen enthalten jedoch keinen Kompressor, so daß eine entsprechende Leistungsregelung hier nicht möglich ist.It is known to use mixtures of working substances in compression refrigeration machines to be used in order to be able to regulate the working material throughput through the compressor at a constant compressor drive speed according to the cooling demand (see e.g. the U.S. Patent No. 29 38 362); However, absorption heat pumps do not contain a compressor, so that a corresponding output control is not possible here.

, Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Absorptions-Wärmepumpe gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält einen Wärmepumpenteil, der ebenso ausgebildet ist, wie die dritte Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 1; für entsprechende Teile sind daher gleiche Bezugszeichen verwendet worden und auf eine nochmalige Erläuterung dieses Teiles wird verzichtet., The embodiment shown in Fig. 2 of the absorption heat pump according to the second embodiment of the invention contains a heat pump part which is designed in the same way as the third variant of the embodiment according to FIG. 1; the same reference numerals have therefore been used for corresponding parts and a repeated explanation of this part is waived.

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In die Hochdruck-Arbeitsstoffdampfleitung 14 ist eine Einrichtung 100 eingeschaltet, die als "Vorverflüssiger" bezeichnet werden soll. Der Vorverflüssiger enthält die zur Rektifikation dienende Kühlschlange 56 sowie einen Wärmetauscherteil 102 z.B. eine mit Rippen versehene Rohrschlange, die vorteilhafterweise das in 16a und/oder 50 erwähnte Wärmeträgermedium weiter erwärmt. Der Wärmetauscherteil 102 kann durch einen üblichen Dreiwege-Hahn 106 mehr oder weniger überbrückt werden.In the high pressure working substance vapor line 14 is a Device 100 switched on, which is to be referred to as "pre-condenser". The pre-condenser contains the for Rectification cooling coil 56 as well as a heat exchanger part 102 e.g. a pipe coil provided with finned, which advantageously further heats the heat transfer medium mentioned in 16a and / or 50. The heat exchanger part 102 can be bridged more or less by a conventional three-way cock 106.

Der Vorverflüssiger 100 ist unten mit einer Flüssigkeitsauslaßleitung 108 verbunden, die zu einem Vorratsgefäß 110 führt. Ferner ist die Leitung 108 über eine Rücklaufleitung mit einem Einlaß 116 des Austreibers 10 verbunden. Das Vorratsgefäß 110 ist über zwei Leitungen 118 und 120, die auf verschiedenen Niveaus des Vorratsgefäßes an diesem ansetzen und jeweils ein Ventil 122 bzw. 124 enthalten, mit dem Einlaß 116 verbunden.The pre-condenser 100 is at the bottom with a liquid discharge line 108 connected, which leads to a storage vessel 110. Furthermore, the line 108 is via a return line connected to an inlet 116 of the expeller 10. The storage jar 110 is via two lines 118 and 120, which attach to the storage vessel at different levels and valves 122 and 124, respectively, connected to inlet 116.

Im normalen Wärmepumpenbetrieb befindet sich im Vorratsgefäß 110 ein Gemisch, das wesentlich reicher an Arbeitsstoff II ist als das im Wärmepumpenkreislauf 10-16-30-42 zirkulierende Arbeitsstoffgemisch und die Ventile 122 und 124 sind geschlossen. Der Wärmepumpenteil arbeitet dann wie eine normale Wärmepumpe mit einem an Arbeitsstoff I reichen Arbeitsstoffgemisch. Der an der Kühlschlange 56 kondensierende Absorberstoff fließt über die Rücklaufleitung 112 zurück, da das Vorratsgefäß 110 dann gefüllt ist. Das Vorratsgefäß 110 kann auch einfach durch einen unteren Teil des Vorverflüssigers gebildet werden, die Leitung 112 bildet dann eine in einer gewissen Höhe ansetzende überlaufleitung.In normal heat pump operation, there is a mixture in the storage vessel 110 that is significantly richer in working substance II is than the working substance mixture circulating in the heat pump circuit 10-16-30-42 and the valves 122 and 124 are closed. The heat pump part then works like a normal heat pump with a working material mixture rich in working material I. The absorber substance condensing on the cooling coil 56 flows back via the return line 112 as the storage vessel 110 is then filled. The storage vessel 110 can also be formed simply by a lower part of the pre-condenser The line 112 then forms an overflow line starting at a certain height.

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Wenn die Wärmeleistung des Wärmepumpenteiles nicht mehr ausreicht, wird das Ventil 122 geöffnet, so daß ein Teil des im Vorratsgefäß 110 enthaltenen, an Arbeitsstoff II reichen Gemisches in den Austreiber 10 fließt. Außerdem wird der Wärmetauscherteil 102 durch entsprechendes Verstellen des Dreiwegehahnes 106 teilweise oder ganz in den Kreislauf des Wärmeträgers in der Leitung 104 eingeschaltet. Infolge der nun höheren Konzentration an Arbeitsstoff II im Arbeitsstoffdampf tritt am Wärmetauscherteil 102 eine Kondensation bei einer Temperatur ein, die höher ist als die Temperatur im Verflüssiger 16. Die Heizleistung der Heizvorrichtung 12 wird entsprechend erhöht, um den erhöhten Eingangswärmebedarf zu decken. Die Arbeitsweise des Wärmepumpenteils wird durch das vermehrte Zusetzen des Arbeitsstoffes II praktisch nicht geändert, da die Zusammensetzung des zum Verflüssiger 16 gelangenden Arbeitsstoffgemisches durch den Wärmetauscherteil 102 und die in Strömungsrichtung folgende Kühlschlange 56 im wesentlichen konstant gehalten wird.If the heat output of the heat pump part is no longer sufficient, the valve 122 is opened so that part of the The mixture contained in the storage vessel 110 and rich in working substance II flows into the expeller 10. In addition, the Heat exchanger part 102 by adjusting the three-way valve accordingly 106 partially or completely switched into the circuit of the heat transfer medium in line 104. As a result of the now higher Concentration of working substance II in the working substance vapor, condensation occurs at the heat exchanger part 102 at one temperature a, which is higher than the temperature in the condenser 16. The heating power of the heating device 12 is increased accordingly, to cover the increased input heat demand. The operation of the heat pump part is affected by the increased clogging of the Working substance II practically not changed, since the composition of the working substance mixture reaching the liquefier 16 kept essentially constant by the heat exchanger part 102 and the cooling coil 56 following in the flow direction will.

Bei weiter steigendem Wärmebedarf wird das Ventil 124 geöffnet, so daß nun der ganze Arbeitsstoff II als Wärmeträger zwischen dem Austreiber 10 und dem Wärmetauscherteil 102 zur Verfügung steht.When the demand for heat continues to rise, valve 124 is opened, so that now all of the working material II is used as a heat transfer medium is available between the expeller 10 and the heat exchanger part 102.

Das Ventil 124 ist vorzugsweise als Regelventil ausgebildet (die Leitung 120 und das Ventil 122 können können dann entfallen) und zur Regelung des Durchsatzes des Arbeitsstoffes II und damit der an den Wärmetauscherteil 102 abgegebenen Wärmeleistung dienen. Vorzugsweise erfolgt also die Regelung der an den Wärmetauscherteil übertragenen Wärmeleistung über den Zusatz von Arbeitsstoff II, also mittels der Ventile 122, 124, während die Temperatur des Wärmeträgers in der Leitung 104 mittels des Dreiwegehahns 106 geregelt wird.The valve 124 is preferably designed as a control valve (The line 120 and the valve 122 can then be omitted) and for regulating the throughput of the working medium II and thus the heat output delivered to the heat exchanger part 102 are used. The regulation of the Thermal power transferred to the heat exchanger part via the addition of working substance II, i.e. by means of the valves 122, 124, while the temperature of the heat transfer medium in the line 104 is regulated by means of the three-way valve 106.

030029/0122030029/0122

28567S728567S7

Die Anlage kann schließlich dann nach Schließen der Ventile 70c und 72 und öffnen des Regelventils 76c auf reinen Heizbetrieb umgeschaltet werden. Eine weitere Steigerung der Heizleistung ist durch öffnen der Ventile 80 und 84 möglich, wie oben bereits erläutert worden war.The system can then finally clean after closing the valves 70c and 72 and opening the control valve 76c Heating mode can be switched over. A further increase in the heating output is possible by opening valves 80 and 84, as already explained above.

In der folgenden Tabelle sind einige Betriebsstoffsysteme für die Ausführungsform gemäß Fig. 2 aufgeführt:The following table lists some fuel systems for the embodiment according to FIG. 2:

Arbei
IWork
I. Tabe
tsstoff
IITab
tsstoff
II lie
Abs orber s tofflie
Absorbent substance NH₃ NH ₃ NH₂CH₃ NH ₂ CH ₃ H₂O;
Salze, wie LiBr, NaSCN, LiNO₃₁
ZnCl₂, die sich in den be
treffenden Arbeitsstoffge
mischen lösen, oder wässerige
Lösungen dieser Salze;
Glykole;
Glykol-Salzmischungen
(Salze wie oben)H ₂ O;
Salts such as LiBr, NaSCN, LiNO ₃₁
ZnCl ₂ , which can be found in the be
appropriate working material quantity
mix, dissolve, or watery
Solutions of these salts;
Glycols;
Glycol-salt mixtures
(Salts as above) NH₃ NH ₃ NH₂C₂H₅ NH ₂ C ₂ H ₅ GlykoleGlycols NH₃ NH ₃ (CH )₂NH(CH) ₂ NH Lösungen von Salzen,
wie LiBr, NaSCN, LiNO₃,
ZnCl₂, in den betreffenden
Arbei ts stof fgemi s chenSolutions of salts,
like LiBr, NaSCN, LiNO ₃ ,
ZnCl ₂ , in the relevant
Mixtures of working materials NH₂CH₃ NH ₂ CH ₃ (CH₃,₂NH(CH ₃ , ₂ NH CF₃ClCF ₃ Cl CF₂Cl₂ CF ₂ Cl ₂ CH₃NH₂ CH ₃ NH ₂ H₂OH ₂ O (CH,)₀NH
•J £ (CH,) ₀ NH
• J £ C₂H₅NH₂ C ₂ H ₅ NH ₂ CH₃OHCH ₃ OH C₂H₅OHC ₂ H ₅ OH

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Die in der Tabelle aufgeführten Betriebsstoffsysteme können auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet werden.The fuel systems listed in the table can also be used in the embodiment according to FIG. 1 will.

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Claims

PATENTANWÄLTE- - "-PATENT AGENCIES- - "-

DR₁- 4?ίΕ5ΗΕΗ Vc ^:BE2-OLD - " -DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLERDR ₁ - 4? ΊΕ5ΗΕΗ Vc ^: BE2-OLD - "-DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THERESIA-STHASSK 23MARIA-THERESIA-STHASSK 23

POSTFACH 860068
D-8OOO MUENCHBN 86 POST BOX 860068
D-8OOO MUENCHBN 86

TELEFON 089/47 00 0Θ 47 Θ8IDTELEPHONE 089/47 00 0Θ 47 Θ8ID

TElEX 022688TElEX 022688

sombezsombez

27. Dezember 1978 10468/Dr.v.B/Ro.December 27, 1978 10468 / Dr.v.B / Ro.

Professor Dr. Georg ALEPELD Josef-Raps-Straße 3, 8000 München 40Professor Dr. Georg ALEPELD Josef-Raps-Strasse 3, 8000 Munich 40

PatentansprücheClaims

(l.ΠAbsorptions-Wärmepumpe, welche mit einem Betriebsstoff arbeitet, der mindestens einen verdampfbaren Arbeitsstoff und einen Absorberstoff enthält, mit(l.ΠAbsorption heat pump, which runs on an operating fluid works, which contains at least one vaporizable working substance and an absorber substance, with

einem Austreiber, der zum Austreiben von Arbeitsstoffdampf aus dem Betriebsstoff dient und einen Arbeitsstoffdampfauslaß, einen Absorberstoffauslas und einen Betriebsstoffeinlaß hat;an expeller, which is used to expel working material vapor from the operating medium and a working substance vapor outlet, an absorber substance outlet and a fuel inlet Has;

einer Heizvorrichtung für den Austreiber;a heater for the expeller;

einer Absorberstoffleitung, die an den Absorberstoffausgang angeschlossen ist;an absorber material line, which is connected to the absorber material outlet connected;

einer Absorberstoffentspannungsvorrichtung mit einem Eingang, der an die Absorberstoffleitung angeschlossen ist, und einem Ausgang;an absorber material expansion device with an inlet, which is connected to the absorber material line, and an exit;

0 3 0029/01220 3 0029/0122

POSTSCHECK MÜNCHEN NR. 0 0148 800 · BANKKONTO HYFOBANK MÜNCHEN (BlZ TO090040) KTO. 006030 78 78 POSTSCHECK MUNICH NO. 0 0148 800 BANK ACCOUNT HYFOBANK MÜNCHEN (BlZ TO090040) KTO. 006 030 78 78

einer ersten Arbeitsstoffdampfleitung, deren eines Ende an den Arbeitsstoffdampfauslaß des Austreibers angeschlossen ist;a first working substance vapor line, one end of which connected to the working substance vapor outlet of the expeller is;

einem Verflüssiger, der einen Arbeitsstoffdampfeingang, welcher mit dem anderen Ende der ersten Arbeitsstoffdampfleitung in Verbindung steht, einen Wärmetauscherteil zum Abführen von Kondensationswärme, sowie einen Auslaß für flüssigen Arbeitsstoff aufweist; a condenser that has a working material vapor inlet, which is connected to the other end of the first working substance vapor line, a heat exchanger part for discharging Has condensation heat and an outlet for liquid working substance;

einem auf dem Auslaß des Verflüssigers in Verbindung stehenden Entspannungsventil zum Verringern des Druckes des flüssigen Arbeitsstoffes auf einen Wert, der niedrig im Vergleich zum Druck am Arbeitsstoffdampfauslaß des Austreibers ist;one on the outlet of the condenser standing relief valve to reduce the pressure of the liquid working substance to a value that is low in comparison to the pressure at the working substance vapor outlet of the expeller;

einer an einen Ausgang des Entspannungsventils angeschlossenen Verbindungsleitung;a connecting line connected to an outlet of the expansion valve;

einem Verdampfer, derfrnit seinem Eingang an die Verbindungsleitung und mit seinem Ausgang an eine zweite Arbeitsstoff dampf leitung angeschlossen ist; an evaporator whose inlet is connected to the connection line and its outlet is connected to a second working substance vapor line;

einem Absorber, welcher einen Wärmetauscherteil zur Entnahme von Nutzwärme, einen Arbeitsstoffdampfeinlaß, der mit der zweiten Arbeitsstoffdampfleitung verbunden ist, einen Absorberstoffeinlaß, der mit dem Ausgang der Absorberstoffentspannung svorrichtung verbunden ist, und einen Betriebsstoffauslaß aufweist;an absorber, which has a heat exchanger part for extracting useful heat, a working substance vapor inlet, the is connected to the second working substance vapor line, one Absorbent substance inlet, the one with the exit of the absorber substance relaxation s device is connected, and a fuel outlet having;

einer Fördervorrichtung mit einem Einlaß, der an den Betriebsstoffauslaß des Absorbers angeschlossen ist und mit einem Auslaß; unda conveying device with an inlet which is connected to the fuel outlet of the absorber and with an outlet; and

einer an den Auslaß der Fördervorrichtung angeschlossenen Betriebsstoffleitung, die zum Betriebsstoffeinlaß des Austreibers führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (12) zur Änderung der dem Austreiber (10) zugeführten Eingangswärmeleistung steuerbar ist, und daß zur Erhöhung der abgegebenen Nutzwärmeleistung ein Hilfskreislauf (74, 76 in Fig. 1; 108, 110, 118, 120, 122, 124, 116 in Fig. 2)an operating fluid line connected to the outlet of the conveying device and leading to the operating fluid inlet of the expeller leads, characterized in that the heating device (12) to change the expeller (10) supplied input heat output is controllable, and that an auxiliary circuit to increase the output useful heat output (74, 76 in Fig. 1; 108, 110, 118, 120, 122, 124, 116 in Fig. 2)

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einschaltbar ist, der den Austreiber (10) und einen zur Entnahme von Nutzwärme dienenden Wärmetauscher (42 bzw. 102) enthält, dem Arbeitsstoffdampf als Wärmeträger vom Austreiber zugeführt ist und von dem aus der Arbeitsstoff in kondensierter Phase unter Umgehung des Verdampfers (30) zum Austreiber (10) zurückgeführt ist.can be switched on, the expeller (10) and one for removal of useful heat serving heat exchanger (42 or 102) contains the working material vapor as a heat transfer medium from the expeller is supplied and from which the working substance is in the condensed phase, bypassing the evaporator (30) to the expeller (10) is returned.

2.) Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hilfskreislauf eine den Verdampfer überbrückende Verbindung (74a, 74b oder 74c) zwischen der ersten Arbeitsstoffdampfleitung (14) und der zweiten Arbeitsstoffdampfleitung (40) enthält und daß der Absorber (42) als Wärmetauscher des Hilfskreislaufes dient.2.) Heat pump according to claim 1, characterized that the auxiliary circuit a the evaporator bridging connection (74a, 74b or 74c) between the first working material vapor line (14) and the second working material vapor line (40) and that the absorber (42) serves as a heat exchanger of the auxiliary circuit.

3.) Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung (74a) direkt zwischen die erste Arbeitsstoffdampfleitung (14) und die zweite Arbeitsstoff dampfleitung (40) geschaltet ist und ein Regelventil (76a) enthält; daß in die erste Arbeitsstoffdampfleitung zwischen dem Anschluß der Verbindung (74a) und dem Kondensator (16) ein erstes Absperrventil (70a) geschaltet ist und daß in die zweite Arbeitsstoffdampfleitung (40) zwischen dem Anschluß der Verbindung (74a) und dem Verdampfer (30) ein zweites Absperrventil (72) geschaltet ist.3.) Heat pump according to claim 2, characterized that the connection (74a) directly between the first working material vapor line (14) and the second working material vapor line (40) is switched and contains a control valve (76a); that in the first working substance vapor line between the Connection of the connection (74a) and the capacitor (16) first shut-off valve (70a) is connected and that in the second working substance vapor line (40) between the connection of the connection (74a) and the evaporator (30) a second shut-off valve (72) is connected.

4 0 Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung (74b) ein Absperrventil (76b) enthält und zwischen den Auslaß des Entspannungsventils (26) und den Arbeitsstoffdampfeinlaß des Absorbers (42) geschaltet ist, daß ein zweites Absperrventil (70b) vor den Eingang des Verdampfers (30) geschaltet ist und daß in die zweite Arbeitsstoffdampfleitung (40) zwischen dem Anschluß der Verbindung (74a) und dem Verdampfer (30) ein zweites Absperrventil (72) geschaltet ist.4 0 heat pump according to claim 2, characterized that the connection (74b) contains a shut-off valve (76b) and between the outlet of the expansion valve (26) and the working substance vapor inlet of the absorber (42) is connected that a second shut-off valve (70b) before the Input of the evaporator (30) is connected and that in the second working substance vapor line (40) between the connection of the Connection (74a) and the evaporator (30) a second shut-off valve (72) is switched.

0 3 0029/01220 3 0029/0122

5.) Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung (74c) ein Regelventil (76c) enthält und zwischen die den Ausgang des Verdampfers (16) mit dem Entspannungsventil (26) verbindende Leitung (18) und die zweite Arbeitsstoffdampfleitung (40) geschaltet ist, daß in diese Leitung (18) zwischen dem Anschluß der Verbindung (74c) und dem Verdampfer ein absperrbares Ventil (70c oder 26) geschaltet ist, und daß in die zweite Arbeitsstoffdampfleitung (40) zwischen dem Anschluß der Verbindung (74a) und dem Verdampfer (30) ein zweites Absperrventil (72) geschaltet ist.5.) Heat pump according to claim 2, characterized in that the connection (74c) has a control valve (76c) and between the line (18) connecting the outlet of the evaporator (16) to the expansion valve (26) and the second line Working substance vapor line (40) is connected that in this line (18) a shut-off valve (70c or 26) is connected between the connection of the connection (74c) and the evaporator is, and that in the second working material vapor line (40) between a second shut-off valve (72) is connected to the connection of the connection (74a) and the evaporator (30).

6.) Wärmepumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Verflüssiger (16) und dem Entspannungsventil (26) der Reihe nach ein Wärmetauscher (20) und ein Vorratsgefäß (22) angeordnet sind und daß das Entspannungsventil (26) als das absperrbare Ventil dient.6.) Heat pump according to claim 5, characterized that between the condenser (16) and the expansion valve (26) in sequence a heat exchanger (20) and a storage vessel (22) are arranged and that the expansion valve (26) serves as the shut-off valve.

7.) Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Betriebsstoff mindestens zwei Arbeitsstoffe enthält.7.) Heat pump according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the operating material contains at least two working materials.

8.) Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Betriebsstoff mindestens zwei Arbeitsstoffe enthält, von denen, bei gegebenem Druck, ein erster bei höherer und ein zweiter bei niedrigerer Temperatur kondensieren, und daß der Hilfskreislauf eine mit dem Arbeitsstoffdampfauslaß (14) des Austreibers (10) verbundene und von Arbeitsstoffdampfgemisch durchströmte Einrichtung (100) enthält, in der ein Wärmetauscherteil (102) angeordnet ist, an dem ein Teil des Arbeitsstoffdampfgemisches unter Abgabe von Nutzwärme kondensiert; und daß die Einrichtung (100) über eine Rückflußleitungsanordnung für kondensiertes Arbeitsstoffgemisch, die ein Vorratsgefäß (110) für das kondensierte Arbeitsstoffgemisch und ein hinter diesem angeordnetes Ventil (124) enthält mit einem weiteren Einlaß (116) des Austreibers (10) verbunden8.) Heat pump according to one of claims 1 to 6, characterized marked that the operating material contains at least two working materials, of which, at the given pressure, a first condense at a higher and a second at a lower temperature, and that the auxiliary circuit is one with the Working substance vapor outlet (14) of the expeller (10) connected and device (100) through which the working substance vapor mixture flows contains, in which a heat exchanger part (102) is arranged, on which a part of the working substance vapor mixture with the release of Useful heat condenses; and that the device (100) has a reflux line arrangement for a condensed mixture of working substances, the one storage vessel (110) for the condensed working substance mixture and a downstream valve (124) connected to a further inlet (116) of the expeller (10)

^ist· 030029/0122 ^is 030029/0122

9.) Wärmepumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (100) in Strömungsrichtung des Arbeitsstoffdampfes gesehen hinter dem Wärmetauscherteil (102) eine Kühlschlange (56) zur Arbeitsstoffdampf rektifizierung enthält.9.) Heat pump according to claim 8, characterized that the device (100) seen in the flow direction of the working substance vapor behind the heat exchanger part (102) contains a cooling coil (56) for rectifying working material vapor.

10.) Wärmepumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (124) in der Rücklei tungsanordnung für den zweiten Arbeitsstoff ein Regelventil ist.10.) Heat pump according to claim 8 or 9, characterized that the valve (124) in the Rücklei processing arrangement for the second working substance is a control valve is.

11.) Wärmepumpe nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Vorratsgefäß mit mindestens zwei Auslaßleitungen (118, 120) verbunden ist, die jeweils ein Ventil enthalten und auf verschiedenen Niveaus des Vorratsgefäßes münden.11.) Heat pump according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the storage vessel with at least two outlet lines (118, 120) is connected, each containing a valve and at different levels of the storage vessel flow out.

12.) Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Wärmetauscher der einerseits in die Verbindung zwischen dem Absorberstoffauslaß des Austreibers und die Absorberstoff-Entspannung svor richtung und andererseits in die Verbindung zwischen der Fördervorrichtung und dem Betrlebsstoffeinlaß des Austreibers geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teile des Wärmetauschers (44) durch eine ein Ventil (80 oder 84) enthaltende Überbrückungsleitung (88 bzw. 82) überbrückbar ist.12.) Heat pump according to one of the preceding claims with a Heat exchanger on the one hand in the connection between the absorber substance outlet of the expeller and the absorption substance relaxation svor direction and on the other hand in the connection between the conveyor and the Betrlebsstoffeinlaß the Expeller is switched, characterized in that at least one of the parts of the heat exchanger (44) can be bridged by a bridging line (88 or 82) containing a valve (80 or 84).

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