DE3018707A1 - Parallel-bivalent als absorber-waermepumpe und heizkessel arbeitende einrichtung zum erwaermen eines waermetraegermediums - Google Patents

Description

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AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wolfsburg

- 3 K 2904/1702-pt-hu-sa 13. Mai 1980

Parallel-bivalent als Absorber-Wärmepumpe und Heizkessel arbeitende Einrichtung zum Erwärmen eines Wärmeträgermediums

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gegenüber alternativ-bivalent arbeitenden Einrichtungen dieser Art, bei denen bei höheren Außentemperaturen nur die Wärmepumpe, dagegen bei tieferen Außentemperaturen (etwa im Bereich von 0 C) nur die konventionelle Heizung mit einem Heizkessel arbeitet, bietet eine parallel-bivalent arbeitende Einrichtung dieses Aufbaus den Vorteil, daß praktisch im gesamten Temperaturbereich Wärmeenergie mittels der Wärmepumpe gewonnen und nur der nicht durch den Wärmepumpenbetrieb gedeckte Wärmeenergiebedarf durch eine gesteigerte Heizleistung des Austreibers, der dann zusätzlich die Funktion eines Heizkessels übernimmt und ohnehin einen. Brenner für Heizöl oder Gas enthält, gedeckt werden kann.

Eine parallel-bivalent arbeitende Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist im Prinzip aus der DE-OS 26 47 216, F24J 3/04, bekannt, wenngleich dort als Ausführungsbeispiel im einzelnen nur eine Einrichtung mit einer Kompressionswärmepumpe beschrieben ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß zwecks Deckung des Leistungsdefizits zwischen erforderlicher Heizleistung und Wärmepumpenleistung die Leistung des Kondensators vergrößert wird. Das übergeordnete Ziel ist gemäß den obigen Ausführungen ein wirtschaftlicher Absorptionsprozeß auch bei sehr niedrigen Temperaturen der dem Verdampfer zugeführten Zuluft (Außenluft), also beispielsweise bei -15 C.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Das bedeutet also, daß dem Kondensator vom Austreiber her mehr heißer Kältemitteldampf zugeführt wird als an sich zur Speisung der dem Kondensator nachgeschalteten Teile der Wärmepumpe erforderlich ist. Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Leistungssteigerung des Kondensators durch nur geringen Aufwand erzielt wird. Wie nämlich aus dem eine vorteilhafte Ausbildung der durqh Kondensator und Austreiber gebildeten Wärmerohranordnung kennzeichnenden Anspruch 2 hervorgeht, sind als zusätzliche Teile im wesentlichen nur ein temperaturabhängig gesteuertes Regelventil sowie ein zusätzlicher Verdampfer im Austreiber erforderlich. Bei Vorhandensein einer Rektifiziersäule gemäß Anspruch 3 kommt ein weiteres Ventil hinzu.

Anspruch 4 trägt der Tatsache Rechnung, daß bei niedrigen Temperaturen die Gefahr der Vereisung des Verdampfers besonders groß ist. Durch die Maßnahme des Anspruchs 4, d.h. durch Rauchgaskondensation in einem Rauchgas-Zuluft-Wärmetauscher vor dem Verdampfer, kann die Zulufttemperatur und damit auch die Verdampfungstemperatur beispielsweise um etwa 6 C erhöht werden. Unter diesen Voraussetzungen und angesichts niedrigen Wasserdampfgehalts der Zuluft ist ein Abtauen des Verdampfers nur relativ selten erforderlich. Für diese Fälle bietet die Erfindung den weiteren Vorteil, daß bei Ausfall des Verdampfers. z.B. während der Abtauperioden oder bei extrem niedrigen Aupentemperaturen, ein reiner Kesselbetrieb möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung wird im folgenden anhand der Figur erläutert.

In der Figur sind die Leitungen für die verschiedenen Medien wie folgt gekennzeichnet:

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Durch zwei parallele Linien wiedergegebene Leitungen führen das Kältemittel der Wärmepumpe, hier NH , in gasförmigem Zustand; durch einfache durchgehende Linien dargestellte Leitungen enthalten das Kältemedium in flüssiger Form. Durch durchgehende Linien mit Punkten angedeutete Leitungen führen arme Lösung, strichpunktierte Leitungen reiche Lösung. Weit unterbrochene Linien kennzeichnen Heizwasserleitungen, eng unterbrochene Linien Luftleitungen. Die Rauchgasleitung schließlich ist durch eine ausgezogene Linie mit schräg zu ihr verlaufenden Strichen charakterisiert.

Die Einrichtung enthält in üblicher Weise den Austreiber 1 mit Austreibersumpf oder Kessel 2 (die Heizölzuführung ist bei 3 angedeutet), den Kondensator 4, der einerseits von den heißen Kältemitteldämpfen oder -gasen beaufschlagt wird und andererseits zur Wärmeübertragung auf das Wärmeträgermedium, hier Heizwasser, dient, den Kältetauscher 5, das Expansionsventil 6, den Verdampfer 7> in dem das expandierende Kältemittel der über die Zuluftleitung 8 zugeführten Außenluft Wärme entnimmt, den Absorber 9, dem vom Wärmetauscher 10 her aus dem Austreiber 1 gelieferte arme Lösung über das Druckminderventil 11 zugeführt wird und der, unterstützt durch die Pumpe 12, reiche Lösung über den Wärmetauscher 10 in die Rektifiziersäule 13 liefert.

Zwecks Erhöhung der Wärmepumpenleistung auch bei tiefen Temperaturen sind folgende Maßnahmen getroffen:

Der Wärmeinhalt der Rauchgase des Austreibers bzw. Kessels 1 wird dadurch ausgenutzt, daß die Rauchgase über die Rauchgasleitung 14 dem Rauchgas-Zuluft-Wärmetauscher 15 zugeführt und erst danach in diesem Ausführungsbeispiel der Zuluft beigemischt werden. Dadurch erfolgt in dem Wärmetauscher eine Kondensation der Rauchgase, und das anfallende Kondensat wird in üblicher und daher nicht dargestellter Weise abgeführt. Die dabei auftretende Kondensationswärme erwärmt die Zuluft 8. Diese Maßnahme wirkt also in doppelter Weise, nämlich durch Erhöhung der Temperatur des Zuluft-Rauchgas-Gemischs und durch Ausfallen des Wassers zumindest im Rauchgas, einer Vereisung des Verdampfers 7 entgegen.

Ferner sind Austr-eiber 1 und Kondensator 4 zu einer Anordnung nach Art eines Wärmerohres zusammengefaßt. Dazu wird dem Kondensator k über die Lei-

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tung 16 mehr heißer Kältemitteldampf zugeführt als an sich erforderlich. Im Kondensator 4 erfolgt in üblicher Weise die "Auskopplung" der Wärme. Ihm ist der Kondensatbehälter 17 zugeordnet, der sowohl mit dem Kältetauscher 5 in Verbindung steht als auch über die beiden Rücklaufleitungen 18 und 19 mit dem obersten Bereich der Rektifiziersäule 13 bzw. mit dem hier durch die Schlange 20 gebildeten Verdampfer in dem Austreibersumpf 2 verbindbar ist. Der Auslaß des Verdampfers 20 ist über die Dampfleitung 21 verbunden mit der bereits erwähnten Leitung 16.

In jeder der beiden Rücklaufleitungen 18 und 19 liegt ein temperaturgesteuertes Regelventil 22 bzw. 23. Wie in der Zeichnung angedeutet, erfolgt die Steuerung des Regelventils 22 in Abhängigkeit von der Temperatur des zum Kondensator A gelangenden heißen Kältemitteldampfes, während die Steuerung des Regelventils 23 in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur des Heizwassers vorgenommen wird. Das Regelventil 22 öffnet demgemäß weiter bei einem Temperaturanstieg in dem dem Kondensator 4 zugeführten heißen Kältemitteldampf, während das Regelventil 23 bei einem Abfall der Vorlauftemperatur des Heizwassers unter einen vorgegebenen Wert öffnet, so daß dann eine größere Menge an Kältemitteldampf dem Kondensator zugeführt wird.

Wichtig bei dieser demgemäß einem Wärmerohr sehr ähnlichen Verbindung zwischen Austreiber 1 und Kondensator 4 ist die Tatsache, daß keine Vermischung der rückgeführten Kältemittelmenge mit der armen Lösung im Austreiber 1 auftritt, sondern daß, was die Rückführung anbelangt, gleichsam ein abgeschlossenes System vorliegt. Verständlicherweise muß die im Austreibersumpf angebotene Heizleistung entsprechend angepaßt sein.

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Claims (3)

1. V OLKS W AGENWERK

   AKTlENC-EStLLLCh-AFT

   3180 Wolfsburg

   K 2904/1702-pt-hu-sa 13. Mai 1980

   Patentansprüche

   Γ 1 .j Parallel-bivalent als Absorber-Wärmepumpe und Heizkessel arbeitende Einrichtung mit zugleich den Heizkessel bildendem Austreiber, Kondensator und Verdampfer nebst Expansionsventil zum Erwärmen eines Wärmeträgermediums, das den Kondensator durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß Austreiber (1) und Kondensator (4) eine Anordnung nach Art eines Wärmerohres bilden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (4) ein Kondensatbehälter (17) zugeordnet ist, der mit dem Expansionsventil (6) in Verbindung steht und über eine erste Rücklaufleitung (19), in der ein erstes temperaturabhängig gesteuertes Regelventil (23)angeordnet ist, mit dem Einlaß eines im Austreiber (1) angeordneten RücklaufVerdampfers (20) verbindbar ist, dessen Auslaß zum Kondensator (4) führt, wobei das erste Regelventil (23) bei' Abfall der Vorlauftemperatür des Wärmeträgermediums unter einen vorgegebenen Wert aufgesteuert wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Austreiber (1) eine Rektifiziersäule (13) zugeordnet und der Kondensator (4) für Totalkondensation ausgelegt ist, und daß der Kondensatbehälter (17) mit der Rektifiziersäule (13) über eine zweite Rücklaufleitung (18) verbunden ist, in der ein zweites temperaturabhängig gesteuertes Regelventil (22) angeordnet ist, das bei Temperaturanstieg im dem Kondensator (4) zugeführten Kältemitteldampf weiter aufgesteuert wird.

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   Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuluftleitung (8) des Verdampfers (7) ein von den Rauchgasen des Austreibers (1) durchströmter Kondensationswärmetauscher (15) angeordnet ist.

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