DE2919237A1 - House heat pump with IC engine driven compressor - has standby alternator also driven by IC engine in emergencies - Google Patents
House heat pump with IC engine driven compressor - has standby alternator also driven by IC engine in emergenciesInfo
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Abstract
Description
PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAUPATENT LAWYERS
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU
Nürnberg, 11.05.1979 18/48Nuremberg, May 11, 1979 18/48
MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, vorm. BENZ, Abt. stat. Motorenbau, Carl-Benz-Straße 5, 6 8oo Mannheim 1MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, formerly BENZ, Stat. Motorenbau, Carl-Benz-Strasse 5, 6 8oo Mannheim 1
"Warmepumpenaggregat""Heat pump unit"
Die Erfindung betrifft ein Warmepumpenaggregat gemäß dem Oberbegriff des ,Patentanspruches 1. .The invention relates to a heat pump unit according to the Preamble of, claim 1..
Es sind Wärmepumpenaggregate bekannt, deren Kompressor entweder von einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Derartige Aggregate benötigen, auch wenn als Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor eingesetzt wird. Strom zur Versorgung der Regelungs- und Steuerungseinrichtungen sowie des Verdampfergebläses und der Heizwasserumwälzpumpe, der aus dem normalen Stromnetz entnommen wird. _ . - Heat pump units are known whose compressor is driven either by an electric motor or an internal combustion engine. Such units require, even if an internal combustion engine is used as the drive motor. Electricity to supply the regulation and control equipment as well as the evaporator fan and the heating water circulation pump, which is taken from the normal power supply. _. -
Weiterhin ,ist es bekannt, zur Stromversorgung bei Netzaus-Furthermore, it is known to supply power when the mains is
fällen von einem notstaftfähigen Verbrennungsmotor angetriebene Notstromgeneratoren,'sogenannte Notstromaggregate, vorzusehen, die vorhandenen Heizungsanlagen, wie öl-, Gas-, Solar-, Koks-Zentralheizungen öder sonstigen Zentralheizungsanlagen beigestellt werden.cases powered by an emergency capable internal combustion engine Emergency generators, so-called emergency power generators, to provide the existing heating systems, such as oil, Gas, solar, coke central heating or other central heating systems be provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmepumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 soThe invention is based on the object of a heat pump unit according to the preamble of claim 1 so
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
auszugestalten, daß es bei Netzausfall die Versorgung eines Wohnhauses mit Wärme und elektrischer Energie zumindest teilweise sicherstellt.to design that in the event of a power failure the supply of a house with heat and electrical energy at least partially ensures.
Diese Aufgabe wird bei einem Wärmepumpenaggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die Merkmale von dessen Kennzeichnungsteil gelöst.This object is achieved in a heat pump unit according to the preamble of claim 1 by the features of its identification part solved.
Das Wesen der Erfindung liegt also darin, daß dem ohnehin zum Antrieb des Kompressors der Wärmepumpe vorhandenen Verbrennungsmotor noch ein Generator fest zugeordnet wird, der zweckmäßigerweise bei normaler Stromversorgung durch das Stromnetz im Leerlauf mitläuft. Hierbei wird also praktisch die volle Leistung des Verbrennungsmotors an den Kompressor abgegeben. Wenn dagegen die Stromversorgung durch einen Netzausfall zusammenbricht, wird der Generator auf Last geschaltet, erzeugt also entsprechend seiner Belastung Strom. Der Kompressor dagegen wird auf Teillast oder auf Leerlauf geschaltet, so daß die Wärmepumpe nur noch die Abwärme des Motors und des Generators und höchstens einen Teil der Wärme des Kältekreislaufes der Wärmepumpe als Nutzwärme abgibt.The essence of the invention lies in the fact that the internal combustion engine which is already present to drive the compressor of the heat pump still a generator is permanently assigned, which is expediently with normal power supply through the Power grid runs idle. This means that practically the full power of the combustion engine is sent to the compressor submitted. If, on the other hand, the power supply breaks down due to a power failure, the generator is under load switched, so it generates electricity according to its load. The compressor, on the other hand, is at part load or at Switched to idle, so that the heat pump only uses the waste heat from the engine and generator and at most one Releases part of the heat from the heat pump's cooling circuit as useful heat.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtFurther advantages and features of the invention emerge from the subclaims and the following description of an embodiment based on the drawing. In the drawing shows
Fig. 1 ein Wärmepumpenaggregat in Seiten-Längs-Ansicht in schematischer Darstellung undFig. 1 shows a heat pump unit in a side longitudinal view in schematic representation and
Fig. 2 eine Stirnansicht des Aggregats nach Fig. 1.FIG. 2 is an end view of the unit according to FIG. 1.
Auf einem Grundrahmen 1 sind ein Kompressor 2 einer Wärmepumpe mit Kompressionskältekreislauf, ein als Diesel- oderOn a base frame 1 are a compressor 2 of a heat pump with a compression refrigeration circuit, a diesel or
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Gas-Motor ausgebildeter Verbrennungsmotor 3 und ein Wechselstrom-Generator 4 angebracht. Der Grundrahmen 1 wiederum ist über Dämpfungselemente 5 gegenüber einem Fundament 6 abgestützt.Gas engine trained internal combustion engine 3 and an alternating current generator 4 attached. The base frame 1 in turn is opposite a foundation 6 via damping elements 5 supported.
Der Kompressor 2 ist unter Zwischenschaltung einer Kupplung 7 starr an den Verbrennungsmotor 3 gekoppelt. Der Generator 4 ist auf der dem Kompressor 2 abgewandten Seite ebenfalls starr an den Verbrennungsmotor 3 gekoppelt.The compressor 2 is rigidly coupled to the internal combustion engine 3 with the interposition of a clutch 7. The generator 4 is also rigidly coupled to the internal combustion engine 3 on the side facing away from the compressor 2.
Am Verbrennungsmotor 3 ist ein nur gestrichelt angedeuteter Anlaßmotor 8 angeordnet, der von einer netzunabhängigen Stromquelle, nämlich einer ebenfalls auf dem Grundrahmen angebrachten Batterie 9, zum Starten des Verbrennungsmotors 3 mit Strom versorgt wird. Alternativ kann eine Handkurbel 1o als Andrehvorrichtung für den Verbrennungsmotor 3 vorgesehen sein.On the internal combustion engine 3, a starter motor 8, indicated only by dashed lines, is arranged, which is operated by a mains-independent Power source, namely a battery 9 also attached to the base frame, for starting the internal combustion engine 3 is powered. Alternatively, a hand crank 1o can be used as a cranking device for the internal combustion engine 3 may be provided.
Auf dem Grundrahmen 1 ist weiterhin der Kondensator 11 der Wärmepumpe angeordnet, in dem die Kondensationswärme des vom Kompressor komprimierten Mediums an den Wärmeträger einer Zentralheizungsanlage abgegeben wird. Dieser Wärmeträger, beispielsweise Wasser, fließt zuerst durch diesen Kondensator 11, anschließend als Kühlmedium durch den Verbrennungsmotor 3 und im Anschluß daran durch einen ebenfalls auf dem Grundrahmen 1 angebrachten Abgaswärmetauscher 12 des Verbrennungsmotors 3. Von hier aus fließt dieser Wärmeträger dann durch die wärmeabgebenden Stellen, also die Heizkörper der Zentralheizμngsanlage. Das durch die auf dem Grundrahmen 1 aufgebauten Teile gebildete Aggregat ist vollständig von einem schalldämmenden Gehäuse 13 umgeben.The capacitor 11 is still on the base frame 1 Heat pump arranged in which the condensation heat of the medium compressed by the compressor to the heat carrier a central heating system. This heat transfer medium, for example water, first flows through it Condenser 11, then as a cooling medium by the internal combustion engine 3 and then by a likewise Exhaust gas heat exchanger 12 of the internal combustion engine 3 mounted on the base frame 1. This flows from here Heat transfer medium then through the heat emitting points, i.e. the radiators of the central heating system. That through the assembly formed on the base frame 1 is completely comprised of a sound-absorbing housing 13 surrounded.
Bei Normalbetrieb, wenn also die Stromversorgung vom Netz her funktioniert, läuft der Generator 4 nur im LeerlaufDuring normal operation, that is, when the power supply is working from the mains, the generator 4 only runs in idle mode
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mit, die gesamte LSisfeüng des Verbrennungsmotors 3 wird an den Kompressor 2 der Wärmepumpe abgegeben. Wenn ein Stromausfall im Netz auftritt, wird das Hausnetz durch Betätigung eines üblichen Hauptschalters vom öffentlichen Netz getrennt, anschließend wird der Generator von Hand auf Last geschaltet, während gleichzeitig, ebenfalls in bekannter Weise, der Kompressor 2, beispielsweise durch Abheben seiner Saugventile, auf Teillast oder auf Leerlauf geschaltet wird. In diesem Fall wird an den Wärmeträger der Zentralheizungsanlage nur noch die Kühlwasserwärme und die Abgaswärme des Verbrennungsmotors 3, die Verlustwärme des Generators 4 und höchstens ein Teil der Kältekreislaufwärme der Wärmepumpe abgegeben, d. h. die Zentralheizungsanlage wird nur noch teilweise mit Wärme versorgt. Die Wärmeversorgung fällt aber nicht völlig aus.with, the entire LSisfeüng of the internal combustion engine 3 is delivered to the compressor 2 of the heat pump. If there is a power failure in the network, the house network will through Operation of a normal main switch is disconnected from the public grid, then the generator is switched on by hand switched to load, while at the same time, also in a known manner, the compressor 2, for example by Lifting its suction valves, switching to partial load or idling. In this case, the heat transfer medium is used the central heating system only the cooling water heat and the exhaust heat of the internal combustion engine 3, the heat loss of the generator 4 and at most a part of the cooling circuit heat of the heat pump is released, d. H. the central heating system is only partially supplied with heat. The heat supply does not fail completely.
Andererseits wird über den Generator 4 eine Notstromquelle zur Verfügung gestellt, durch die die Stromversorgung einer eventuell parallel zur Wärmepumpe betriebenen konventionellen stromabhängigen Zentralheizungsanlage, wie sie eingangs bereits erläutert wurden, und/oder von Tiefkühltruhen, Kochgeräten, medizinischen Geräten, Notbeleuchtungen und sonstiger lebenswichtiger elektrischer Haushaltsgeräte sichergestellt werden kann. Ein Zahlenbeispiel mag dies verdeutlichen: Der Verbrennungsmotor 3 habe eine Leistung von 3,3 KW bei einer Generatordrehzahl von 15oo UpM, der Generator 4 habe eine Nennleistung von 2,5 KW. Der Verbrennungsmotor 3 gibt eine Gesamtabwärme (Kühlwasser und Abgas) von 4 KW ab. Die gesamte Heizleistung, d.h. die Heizleistung der Wärmepumpe zuzüglich der Abwärme des Verbrennungsmotors 3 betrage 2o KW. Bei Ausfall des Stromnetzes wird der normalerweise nur im Leerlauf angetriebene Generator auf Last geschaltet, während umgekehrt der Kompressor 2 auf Leerlauf geschaltet wird. Hierdurch entfällt die Leistung der Wärmepumpe, d. h. den VerbrauchernOn the other hand, an emergency power source is made available via the generator 4, through which the power supply a conventional electricity-dependent central heating system, possibly operated in parallel with the heat pump, like them have already been explained at the beginning, and / or of freezers, cooking appliances, medical devices, emergency lighting and other vital electrical household appliances can be ensured. A numerical example like make this clear: The combustion engine 3 has an output of 3.3 KW at a generator speed of 1500 rpm, the generator 4 has a nominal power of 2.5 KW. The internal combustion engine 3 emits a total waste heat (cooling water and exhaust gas) from 4 KW. The total heating output, i.e. the heating output of the heat pump plus the waste heat from the combustion engine 3 amounts to 2o KW. If the power grid fails, the one that is normally only driven in idle mode Generator switched to load while, conversely, compressor 2 is switched to idling. This does not apply the performance of the heat pump, d. H. the consumers
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der Zentralheizüngsanlage wird nur noch die Abwärme des Verbrennungsmotors 3 in Höhe von 4 KW zugeführt. Andererseits gibt der Generator elektrische Energie in Höhe seiner Nennleistung von 2,5 KW ab. Die Verlustleistung des Generators 4 von o,8 KW kann ebenfalls weitgehend als Verlustwärme über einen der Wärmetauscher dem Wärmeträgerkreislauf der Zentralheizungsanlage zugeführt werden. Durch diese Ausgestaltung ist ein außerordentlich flexibles und kompakt realisierbares Aggregat zur Wärme- und Notstromversorgung eines Wohnhauses geschaffen.the central heating system is only supplied with the waste heat of the internal combustion engine 3 in the amount of 4 KW. On the other hand, the generator delivers electrical energy in the amount of its nominal power of 2.5 KW. The power loss of the generator 4 of 0.8 kW can also largely be fed to the heat transfer circuit of the central heating system as heat loss via one of the heat exchangers. This configuration creates an extremely flexible and compactly realizable unit for supplying heat and emergency power to a residential building.
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Claims (9)
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAUPAl DEALERS
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU
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DE (1) | DE2919237A1 (en) |
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