DE3031631A1 - Waermepumpe mit mechanischem antrieb - Google Patents
Waermepumpe mit mechanischem antriebInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
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Description
Dr.-Ing. Rolf Noack - 2 Lohstraße 91
4-200 Oberhausen
4-200 Oberhausen
Wärmepumpe mit mechanischem Antrieb
Wärmepumpen gewinnen durch die steigenden Preise bei den Primärenergieträgern immer mehr an Bedeutung. Stand der Technik
ist es, solche Wärmepumpen mit Elektromotoren oder auch mit Kolbenmotoren (Diesel- oder Gasmotor) anzutreiben.
Beim Antrieb der Wärmepumpe mit Elektromotor besteht ein
großer Nachteil darin, daß die Nutzung der Primärenergie auch nicht besser ist, als wenn der Brennstoff direkt in einer
Kesselanlage für Heizungszwecke verbrannt würde. Der Grund
hierfür liegt in dem schlechten Wirkungsgrad bei der Erzeugung elektrischer Energie, wodurch bekanntlich 2/~*>
der eingesetzten Primärenergie verloren gehen. Die mit der Wärmepumpe aus der Umgebung zusätzlich gewonnene Energie deckt diese Verluste
in etwa, so daß sich kein Gewinn an Primärenergie ergibt, Unter dem Gesichtspunkt der Primärenergienutzung ist es daher
erheblich vorteilhaften, Verbrennungskraftmaschinen für den Antrieb der Wärmepumpen einzusetzen. Die entsprechend dem
Stand der Technik bierfür eingesetzten Kolbenmaschinen haben aber den erheblichen Nachteil, daß in regelmäßigen und relativ
kurzen Abständen Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen. Hierzu gehört das Einstellen der Ventile, der Ölwechsel,
Kerzenwechsel und andere Arbeiten. Hinzu kommt, daß Kolbenmaschinen starke Schwingungen und Geräusche verursachen,
so daß ihre Unterbringung in bewohnten Gebäuden oft mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden.
ErfindungsgemäS wird hierzu eine Turbomaschine als mechanischer
Antrieb vorgeschlagen.
Der vorgeschlagene Antrieb arbeitet nicht nach dem VerdrMngerprinzip
(Kolbenmotor), sondern als Strömungsmaschine (Gasturbine). Kleine Gasturbinen haben zwar den
Nachteil, daß ihr Wirkungsgrad nicht so ?ut ist wit- der
von Verbrennungskraftmaschinen nach dem Verdränger:rinzi.ο;
es ergibt sich jedoch hieraus kein entscheidender !.achteil
für die Gesamtwärmepumpenanlage, da die Abwärme aus der Gasturbine ebenfalls für den Heizkreislauf genutzt wird.
Nachteilig sind bei Gasturbinen üblicherweise auch die honen Preise. Hier wird vorgeschlagen, auf Gasturbinenanlagen zurückzugreifen,
wie sie aus dem Automobil- bzw. auch Großmotorenbau bekannt sind. Diese Gasturbinen werden dort als
Turbolader eingesetzt und in großen Serien hergestellt. Dementsprechend günstig sind die Preise. Während bei der
üblichen Anwendung dieser Turbolader der Kolbenmotor sozusagen als Brennkammer dient, würde bei der Anwendung
dieser Turbolader zum Antrieb einer Wärmepumpe zwischen den Kompressor- und Turbinenteil des Turboladers eine einfache
Brennkammer geschaltet. Die Antriebseinheit, bestehend aus Gasturbine, Kompressor und Brennkammer, wird nachstehend
kurz "Turbomaschine" genannt. Diese Turbomaschine würde den
Kältemittelverdichter der Wärmepumpe antreiben, wobei dieser Kältemittelverdichter sowohl eine Strömungsmaschine sein
könnte oder auch eine Verdrängermaschine, z.B. ein Schraubenverdichter.
Diese besonders vorteilhaften Bauarten des Kältemittelverdichters sind möglich, weil die Turbomaschine
die Antriebsleistung bei sehr hohen Drehzahlen zur Verfügung stellt. Die hohen Antriebsdrehzahlen der Turbomaschine
gestatten es auch, zwischen Antrieb und Kältemittelverdichter eine magnetische..Kupplung zu schalten. Diese Kupplungen
sind in der Lage, bei hohen Drehzahlen entsprechend große Antriebsleistungen zu übertragen. Die magnetische
Kupplung hat den Vorteil, daß der Kältemittelverdichter
BAD ORIGINAL
.ύϊό IbJ ί
keine Wellendurchführung benötigt, so daß diese Maschine stopfbuchslos ausgeführt werden kann, wodurch sich Kältemittelverluste
und damit verbundene Sicherheitsrisiken vermeiden lassen.
Der wesentliche und entscheidende Vorteil der Turbomaschine als Antrieb für die Wärmepumpe besteht jedoch darin, daß
Wartungsarbeiten so gut wie nicht erforderlich sind und durch den kontinuierlichen Betrieb der Turbomaschine auch
keine Schwingungen entstehen. Es wäre damit möglich, eine praktisch wartungsfreie mechanisch angetriebene Wärmepumpe
zu bauen. Die von der Maschine erzeugten Geräusche liegen in einem hohen Frequenzbereich und lassen sich dadurch sehr
gut dämpfen. Oszilierende Massen sind nicht vorhanden, so daß auch keine Fundamentschwingungen entstehen können.
Die Zeichnung zeigt ein AusfUhrungsbeispiel der Wärmepumpe
mit Antrieb durch Turbomaschine.
Die Verbrennungsluft wird bei 1 über den Luftfilter 2 ,
der gleichzeitig als Schalldämpfer ausgebildet ist, von dem Kompressor 3 der Turbomaschine angesaugt. Die verdichtete
Luft gelangt dann in die Brennkammer 4 , in der Treibstoff, z.B. Öl oder Gas mit einem Brenner 5 verbrannt wird. Der
Brennstoff wird bei 6 zugeführt. Die heißen Verbrennungsgase gelangen dann in die Turbine 7 * wo sie unter Arbeitsleistung
entspannt werden. Die Abgase verlassen die Turbine bei 8 . Die mit der Turbine erzeugte mechanische Energie
wird über die Antriebswelle 9 zum Teil auf den Kompressor
Ubertr?· ^n1 zum T iil über die Welle 10 auf die Magnetkupplur.
- 11 , di ί ihrerseits den Kältemittelverdichter 12
antreit*-. Der Kältemittelverdichter 12 saugt das Kältemittel
oei 13 an und fördert das verdichtete Kältemittel
ORiGJNAL
über die Leitung I2J- in den Kondensator 15 · In em K-:.der.-sator
15 giot das Kältemittel sene V irme an da. Kreislaufmedium
der Heizung ab. Das dabei verflüssigte Kältemittel wird in dem Drosselventil 16 wieder entsp .nnt, so
daß es in dem Verdampfer 17 wieder verdampft wer ;en kann,
um bei I^ wieder von dem Kältemittelverdichter a..^esa_gt
zu werden. Die für die Verdampfung erforderliche Wärme wird der Umgebung entnommen. Ein entsprechendes Medium, z.B.
Luft oder Wasser, wird bei 18 dem Verdampfer zugeführt und naoh Abkühlung bei 19 wieder aus dem Verdampfer abgleitet.
Das Medium des Heizungskreislaufes gelangt von dem Kondensator 15 zu einem Warmeaustauscner 20 , wo ein
Wärmeaustausch mit den heißen Turbinenabgasen herbeigeführt wird. Es kann damit die Restenergie in diesen Gasen genutzt
werden, die anschließend über die Rohrleitung 21 in einen Schornstein geleitet werden. Das heiße Kreislaufmedium gelangt
dann anschließend in die Wärmeverbraucher 22 und von da nach Wärmeabgabe über eine Umwälzpumpe 2J>
wieder in den Kondensator 15 zurück.
BAD ORIGINAL
Leerseite
Claims (7)
- Dr.-Ing. Rolf Noack
Lohstraße 91
OberhausenPatentansprücheWärmepumpe mit mechanischem Antrieb, gekennzeicnnet durch eine Turbomaschine als mechanischer Antrieb. - 2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durcn einen für Kolbenmotoren an sich bekannten Turbolader als mechanischer Antrieb.
- j5. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kompressor (J5) und Turbine (7) des Turboladers eine Brennkammer (4) geschaltet ist.
- 4. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den heißen Abgasen der Turbine enthaltene fühlbare Wärme in einem Wärmetauscher (20) für die Heizung (22) nutzbar gemacht wird.
- 5· Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (7) den Kältemittelkompressor (12) antreibt, der als Strömungsmaschine oder Verdrängermaschine ohne oszilierende Massen ausgebildet ist.
- 6. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Turbine (7) und Kältemittelkompressor (12) eine magnetische Kupplung (11) vorgesehen ist.
- 7. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Luftfilter (2), Kompressor (^), Brennkammer (4), Turbine (7), magnetische Kupplung (11), Kältemittelverdichter (12), Kondensator (15), Verdampfer (17) und WÄrmetftueohRr (ί^Ο) auf einem Πnunirahmen /,unniiimengebftut aind und mit einer Schallisolierung versehen sind,ORIGINAL
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803031631 DE3031631A1 (de) | 1980-08-22 | 1980-08-22 | Waermepumpe mit mechanischem antrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803031631 DE3031631A1 (de) | 1980-08-22 | 1980-08-22 | Waermepumpe mit mechanischem antrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3031631A1 true DE3031631A1 (de) | 1982-04-01 |
Family
ID=6110145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803031631 Withdrawn DE3031631A1 (de) | 1980-08-22 | 1980-08-22 | Waermepumpe mit mechanischem antrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3031631A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102536741A (zh) * | 2012-01-03 | 2012-07-04 | 吉林大学 | 潜能利用式自由活塞有机郎肯循环天然气压缩装置 |
US9346334B2 (en) | 2010-06-24 | 2016-05-24 | Wabco Gmbh | Air supply device for a vehicle having pneumatic devices |
DE102005057771B4 (de) * | 2005-12-02 | 2016-08-18 | Spheros Gmbh | Kältemittelverdichter |
-
1980
- 1980-08-22 DE DE19803031631 patent/DE3031631A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005057771B4 (de) * | 2005-12-02 | 2016-08-18 | Spheros Gmbh | Kältemittelverdichter |
US9346334B2 (en) | 2010-06-24 | 2016-05-24 | Wabco Gmbh | Air supply device for a vehicle having pneumatic devices |
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CN102536741B (zh) * | 2012-01-03 | 2014-06-11 | 吉林大学 | 潜能利用式自由活塞有机郎肯循环天然气压缩装置 |
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