DE3202324A1 - Cooled latent heat accumulator for space heating and cooling by means of direct solar energy or indirect solar energy held in the water - Google Patents

Abstract

In order to achieve a heat pump effect, which is as infinitely variable as possible, in addition to numerous, different types of small compressor (see German patent application, file ref. P 3109443.0), a very large number of simple diaphragm pumps are also proposed. These compressor components comprise two elastic diaphragms which are hermetically joined at their periphery, and the middle and/or periphery of which are mechanically driven, for example by electric motors or series of magnets, so that each pair of diaphragms is separated from one another during the suction cycle and compressed during the working cycle. In order to prevent heat losses from the heat pump system to the outside and directly recover internal losses occurring between phases, the short-term accumulator containing the water is enclosed by the warmest phase of the heat pump and this in turn by the next warmest phase. The outermost or coldest phase can be uninsulated against warmer surroundings (cellars or the like).

Description

Ergänzung zur Beschreibung der Patentanmeldung "AbgekühlteSupplement to the description of the patent application "Abgekühlte

Latentwärmespeicher für Raumheizung und -abkühlung mittels direkter oder vom Wasser gebundener, indirekter Sonnen energie;' Akt. Z. P 310# 443.0 Weil, gemäss meiner Kalkulationen, der Arbeitsdruck der zahlreichen, untereinander identischen Kompressoren in der früher beschriebenen Konstruktion nur in Grössenordnung von 2 - 3 atü ist, können die kleinen, zwar billigen Motor-Verdichter-vinheiten mit noch einfacheren Kompressoren ersetzt werden.Latent heat storage for space heating and cooling by means of direct or indirect solar energy bound by water; ' Current Z. P 310 # 443.0 Because, according to my calculations, the work pressure of the numerous, identical to each other Compressors in the design described earlier are only in the order of magnitude of 2 - 3 atm, the small, cheap motor-compressor units can with even simpler compressors can be replaced.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel von so einem Komponentenbau. Die Verdichter können aus zahlreichen, balgenähnlichen Komponenten gebaut werden, jeder bestehend aus zwei elastischen, gegen schädliche chemische Wirkungen und mechanische bnut zung aushaltenden, von einer oder mehreren Verstärkungsscheiben (1) gestützten Membranen (2), die in ihrer Peripherie hermetisch zusammengefügt sind und deren Mitte während des Saugtaktes gegenseitig voneinander entfernt und während des Arbeitstaktes zusammengesresst werden. Die Membranen haben ein oder mehrere Ventile, sowohl für Finlass (3) als Auslass (4).Fig. 1 shows an example of such a component construction. The compressors can be built from numerous bellows-like components, each consisting of made of two elastic, against harmful chemical effects and mechanical bnut Tung withstanding membranes supported by one or more reinforcing disks (1) (2), which are hermetically joined in their periphery and their center during of the suction cycle mutually apart and pressed together during the work cycle will. The diaphragms have one or more valves, both for Finlass (3) and Outlet (4).

Als -Material der Membranen und Verstärkerungsscheiben kann sogar Kunststoff in Betracht kommen. Zahlreiche Komponenten können, zentral zusammengebunden, aufeinander als Stapel gelegen, mit Elektromagneten (5) verschiedentlich bewegt werden, ud mit Wärmepumpekreislauf mittels biegsamen Leitungen (6) in Verbindung stenen. Wenn sie in jen Speicher (Gasbehälter) untergebracht eine, , dessen Gasinhait komprimiert werden soll, fallen die Saugleitungen aus. Die Stromrichtung jedes zweiten von obengenannten Elektromagneten oder Elektromagnetengruppen kann gewechselt werden, und dadurch auch ihre Nord/- Süd-Pole umgeschaltet werden, um die Energie des Netztstromes unmittelbar, ohne Motoren, zur linearen bewegung und Kompressionsarbeit verwandeln können. Das Gewicht der Komponenten und die Elastizität der Nembranen leisten Widerstand der sonst leichten Arbeit während des Saugtaktes, unterstutzen aber den Arbeitstakt entsprechend. Im Vergleich mit Kolbenkompressoren bleiben die Anlass-und Schmierungsschwierigkeiten aus.As a material of the membranes and reinforcing discs can even Plastic come into consideration. Numerous components, linked together centrally, can placed on top of one another as a stack, moved variously with electromagnets (5) ud connected to the heat pump circuit by means of flexible lines (6) stenen. If they are placed in the storage tank (gas container), its gas content should be compressed, the suction lines fail. The direction of the current every second the above-mentioned electromagnets or groups of electromagnets can be changed, and thereby also their north / south poles are switched to the energy of the mains current transform directly, without motors, to linear movement and compression work can. The weight of the components and the elasticity of the membranes offer resistance the otherwise easy work during the suction cycle, but support the work cycle corresponding. In comparison with reciprocating compressors, the starting and lubrication difficulties remain the end.

Fig. 2 zeigt die ög]ichkeit, dass jedc Komponente ihr eigenes Elektromagnetenpaar und deswegen ihre selbstständige Funktion hat und unbeweglich an ihre Umgebung befestigt werden kann, was die erstellung und Wartung etwas erleichtern mag.Fig. 2 shows the possibility that each component has its own pair of electromagnets and therefore has its independent function and is immovably attached to its environment which may make the creation and maintenance a little easier.

Dieselbe Figur zeigt ein Beispiel von Wärmepumpenkonstruktionen, wo der notwendige, zwar relativ kleine 'viedertemperatur-Wärmespeicher (#60°C) zentral im Wärmepumpesystem liegt, umgeben von Wärmepumpekreislaufphasen, die die Abwärme vom Speicher ausnutzen können, und die wieder selbst von kälteren Phasen umgeben einz, die keine Abwärme mehr zu der noch wärmeren Umgebung abgeben können.The same figure shows an example of heat pump designs where the necessary, relatively small, low-temperature heat storage (# 60 ° C) in the center lies in the heat pump system, surrounded by heat pump cycle phases that remove the waste heat from the storage tank, and which in turn are surrounded by colder phases one that can no longer give off any waste heat to the even warmer environment.

Von den 3 ineinander gelegenen, zylindrischen, halbhermetisch geschlossenen Behältern (7,8 u. 9) haben der innere (7) und der mittlere (8) isolierte Wandungen. Der Raum (10) zwischen dem äusseren und mittleren Behälter dient als Kurzzeitspeicher, wohin aus den, in verschiedenen Wärmequellen gelegenen Wärmetauschern das verdampfte Arbeitsmittel der 1. Ordnung (z.B. R12 B1) durch die Leitung (11) gebracht wird. Das Gas wird von Komponenten (12) komprimiert, zum ringförmigen Wärmetauscher (13) geleitet (gestrichelte Linie) und nach der Verflüssigung im zusätzlichen, auch ringförmigen Wärmetauscher (14) untergekühlt und weiter zu den Verdampfern (15) gebracht.Of the 3 nested, cylindrical, semi-hermetically sealed Containers (7, 8 and 9) have the inner (7) and the middle (8) insulated walls. The space (10) between the outer and middle container serves as a short-term storage where the evaporated from the heat exchangers located in different heat sources 1st order work equipment (e.g. R12 B1) is brought through line (11). The gas is compressed by components (12) to the ring-shaped heat exchanger (13) routed (dashed line) and after liquefaction in the additional, also ring-shaped Heat exchanger (14) subcooled and brought on to the evaporators (15).

In dem unteren Teil des Raumes (16) zwischen dem inneren und dem mittleren Zylinder wird von dem obengenannten Wärmetauscher (13) das flüssige Arbeitsmittel der 2. Ordnung (dienlich z.B. R 11) verdampft, um von den, im oberen Teil gelegenen Komponenten komprimiert und weiter zu dem Wärmetauscher (17) geleitet werden. Da wird die Latentwärme des Arbeitsmittels dem Wasser abgegeben. Nach der Verflüssigung wird das Arbeitsmittel untergekühlt (14) und wieder zum Raum (16) gebracht.In the lower part of the space (16) between the inner and the middle The cylinder becomes the liquid working medium from the above-mentioned heat exchanger (13) of the 2nd order (useful for example R 11) evaporates from the, in the upper part Components are compressed and passed on to the heat exchanger (17). There the latent heat of the working fluid is released into the water. After liquefaction the working fluid is subcooled (14) and brought back to the room (16).

Die im Wärmetauscher (14) in Verwahrung genommene Wärme kann auf verschiedensten Weisen als Wärmequelle zunutze kommen. Um eine Temperaturabnahme des Arbeitsmittels der 1. Ordnung unter die Verdampfungstemperatur in Wärmequellen zu erreichen, muss die Abkühlung mittels eines anderen Arbeitsmittels mit noch niedrigerem Siedepunkt, oder dann eines niedrigeren Saugdruckes im Kühlkreislaufe verwirklicht werden (nicht gezeichnet).The heat taken into custody in the heat exchanger (14) can be used in a wide variety of ways Wise as a heat source are used. To a decrease in temperature of the working medium the 1st order below the evaporation temperature in heat sources must be achieved the cooling by means of another working medium with an even lower boiling point, or then a lower suction pressure in the cooling circuit can be realized (not drawn).

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Claims (5)

Patentansprüche: 1. Wärmepumpe für Raumheizung bzw. -abkühlung d a d u r c h gekennzeichnet, dass alle Verdichter aus einer oder mehreren, meistens zahlreichen, balgenähnlichen Komponenten gebaut sind, jeder bestehend aus zwei elastischen, gegen schädliche chemische Wirkungen und mechanische Abnutzung aushaltenden, von einer oder mehreren Verstärkungsscheiben (1) gestützten membranen (2), die in ihrer Peripherie hermetisch zusammengefügt sind und deren Mitten während des Saugtaktes gegenseitig voneinander entfernt, und während des Arbeittaktes zusammengepresst werden, und die ein oder mehrere Ventile für Einlass (3) und Auslass (4) haben.Claims: 1. Heat pump for space heating or cooling d a it is indicated that all compressors consist of one or more, mostly numerous bellows-like components are built, each consisting of two elastic, resistant to harmful chemical effects and mechanical wear and tear, of one or more reinforcement disks (1) supported membranes (2) in their Periphery are hermetically joined together and their centers during the suction cycle mutually distant from each other, and pressed together during the work cycle and which have one or more valves for inlet (3) and outlet (4). 2. Komponenten nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass sie, konstruktiv dienlich z.B. mit gemeinsamen Elektromagneten (5) zusammengebunden, als Stapel aufeinander gelegen, und deshalb vertikal beweglich sind, und mit Wärmepumpekreislaufe mittels biegsamen Leitungen (6) in Verbindung stehen und dass die Stromrichtung jedes zweiten von obengenannten Elektromagneten gewechselt, und dadurch auch ihre Nord/Süd-Pole umgeschaltet werden können, um die Energie des etzstromes unmittelbar, ohne Motore zur linearen Bewegung der Komponenten und hiermit zur Kompressionsarbeit verwandeln können.2. Components according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that they, constructively useful, e.g. tied together with common electromagnets (5), stacked on top of each other and therefore vertically movable, and with heat pump circuits connected by means of flexible lines (6) and that the current direction every second of the above-mentioned electromagnets changed, and thus also theirs North / South poles can be switched to direct the energy of the mains current, without motors for the linear movement of the components and thus for the compression work can transform. 3. Komponenten nach Ansprüchen 1. und 2. d a d u r c h gekennzeichnet, dass jede Komponente ihr eigenes Elektromagnetenpaar und deshalb ihre selbstständige Funktion hat und unbeweglich an ihre Umgebung befestigt werden kann.3. Components according to claims 1. and 2. d a d u r c h characterized, that each component has its own pair of electromagnets and therefore its own independent Has a function and can be fixed immovably to its surroundings. 4. Komponenten nach Ansprüchen 1., 2. und 3. d a d u r c h gekennzeichnet, dass sie in das Gas angebracht sind, das komprimiert werden soll, sodass Saugleitungen unnötig sind, Saugarbeit erleichtert wird und die Abwarme von Komponenten unmittelbar zunutze kommt.4. Components according to claims 1., 2. and 3. d a d u r c h characterized, that they are placed in the gas that is to be compressed, so that suction lines are unnecessary, suction work is made easier and the waste heat from components immediately benefits. 5. Wärmepumpe nach Anspruchen 1., 2., 3. und 4. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die höchsten Temperaturen der Kreislaufkette des Wärmepumpesystems zentral gelegen und von kälteren Kreislaufphasen umgeben sind, die die Wärmeverluste ausnutzen können, und die wieder selbst von kälteren Phasen umgeben sind, die keine Abwärme mehr zu der schon wärmeren Umgebung abgeben können.5. Heat pump according to claims 1., 2., 3. and 4. d a d u r c h g e no indication that the highest temperatures in the heat pump system's cycle chain centrally located and surrounded by colder cycle phases that reduce heat losses can take advantage of, and which are themselves surrounded by colder phases that do not Able to give off more waste heat to the already warmer environment.