WO2012040864A1 - Wärmepumpe - Google Patents
Wärmepumpe Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012040864A1 WO2012040864A1 PCT/CH2011/000228 CH2011000228W WO2012040864A1 WO 2012040864 A1 WO2012040864 A1 WO 2012040864A1 CH 2011000228 W CH2011000228 W CH 2011000228W WO 2012040864 A1 WO2012040864 A1 WO 2012040864A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- heat
- pressure
- carrier
- heat carrier
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- 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
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
- F25B41/39—Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
-
- 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
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
-
- 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
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/07—Details of compressors or related parts
- F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
-
- 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
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/13—Economisers
-
- 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
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/23—Separators
Definitions
- the invention relates to a heat pump according to the preamble of claim 1 and a method for its operation according to the preamble of claim 6.
- a heat transfer medium such as e.g. Propane is first compressed in a cyclic process, then releases heat to the outside via a first heat exchanger, then it is expanded and finally absorbs heat from outside in a second heat exchanger before it is again compressed.
- a heat transfer medium such as e.g. Propane
- phase transition instead, which is why in the first heat exchanger also speaks of a condenser and the second heat exchanger of an evaporator.
- the compaction or the supply of the work takes place e.g. by means of a
- Compressor while the relaxation can be accomplished via an expansion valve or an expander.
- heat pumps are also known in which the release of heat to the outside takes place at two temperature levels (JP 60-226668, JP 60-126546).
- the heat transfer medium is in such facilities after passing through a
- Heat pump affects, or comes from the process itself and is by means of heat exchangers from streams at very high or low temperature branched off, as is also known from the prior art described above. An efficiency increase is not aimed at - on the contrary, the less expensive construction method is bought by a consumption of usable energy.
- An object of the present invention is to provide a heat pump and a method of operating such which allow improved performance and / or efficiency over known heat pumps and known methods and / or reduce exergy losses. Further advantages and objects of the present invention will become apparent from the
- heat pump (preferably closed) circuit in which a heat transfer medium is guided, which heat pump has at least the following components:
- compressor (or in general: one or more compressors) for
- a first heat exchanger (preferably a condenser) located downstream of the compressor
- a second heat exchanger (preferably an evaporator), which is arranged downstream of the second expansion stage and upstream of the compressor.
- the heat pump has a device (hereinafter also referred to as "economizer"), which the heat transfer medium or a part thereof (preferably the "second part”, see below) heat from outside the
- the device is for this purpose associated with a source of waste heat or is it in the heat that is supplied from outside the circuit to waste heat.
- the device is downstream of the first heat exchanger and upstream of the second
- Heat exchanger arranged.
- the preferred sequence of the device components in the direction of flow of the heat carrier is therefore: 1) compressor, 2) first heat exchanger,
- the economizer is arranged between the first and the second heat exchanger or the condenser and the evaporator and is designed such that it can supply heat to the heat carrier from outside the circuit. To this end, it advantageously has one or more heat exchangers associated with one or more sources of heat. By using waste heat from a process outside the cycle, the efficiency of the heat pump can be significantly increased.
- Temperature range vary.
- the advantage lies in the fact that the waste heat can be supplied to the heat carrier at the temperature level or at that pressure level at which it is obtained.
- a method for operating a heat pump in which a heat transfer medium is conducted in a (preferably closed) circuit, has at least the following steps (preferably in the predetermined sequence):
- the heat carrier is compressed until a first pressure is reached, wherein individual parts of the heat carrier, e.g. can be compressed in a multi-stage compressor or separately from each other in several separate compressors;
- the heat transfer medium is then removed from outside the circuit heat; this can e.g. take place in a capacitor, i. there can be a phase transition;
- the first part of the heat carrier is then supplied at the third pressure heat from outside the circuit; this can e.g. take place in an evaporator, i. there can be a phase transition;
- a second part of the heat carrier is expanded from the first pressure to a second (lower) pressure, the second pressure being higher than the third pressure; the second part can be relaxed either separately from the first part or together with the first part to the second pressure;
- the second part of the heat carrier at the second pressure heat is supplied from outside the circuit, wherein the heat is waste heat from a process outside the circuit and either only the second part heat is supplied or - if the first and the second Part not yet been separated - the second and the first part together
- Method preferably constant or substantially constant, while the heat transfer medium heat is supplied or withdrawn, in particular at step f).
- the heat supply can be optimized by regulation or control technology.
- the heat transfer medium or a part thereof ("second part") in the economizer from outside the circuit heat to a medium
- Temperature level and / or a medium pressure level supplied i. at a temperature level and / or pressure level which is between that in the first heat exchanger and that in the second heat exchanger.
- This heat can be incurred, for example, in the form of waste heat and out
- the material cycle of the heat carrier is to be understood with advantage as “circulating.”
- This preferably comprises at least the material flow (also referred to as “main flow”) passing through the first heat exchanger and the second heat exchanger.
- it advantageously comprises at least one
- the term "cycle” particularly preferably encompasses all material flows of the heat carrier which are circulated and are led together as a stream at least over part of the way mentioned material flows are circulated. If in this document of the supply of heat from outside the cycle is mentioned, it should preferably be understood that heat is supplied from outside the material cycle of the heat carrier. In other words, it is preferable to understand that not only an exchange of heat between partial flows of the heat carrier takes place, but at least one further source of heat is present. This heat source may be, for example, the engine that drives the compressor. However, in this document, among the sources of heat, particular preference is given to those sources which are not part of the heat pump. The supply of heat advantageously takes place downstream of the first
- Heat exchanger and upstream of the second heat exchanger and / or upstream of a compressor instead.
- the heat transfer medium is advantageously hydrocarbons such as propane (R-290), or propylene, or inorganic substances such as ammonia, carbon dioxide, or water.
- hydrocarbons such as propane (R-290), or propylene
- inorganic substances such as ammonia, carbon dioxide, or water.
- R-134a Tetrafluoroethane
- Heat pump is preferably one which operates (in terms of the heat transfer medium) in the subcritical range and / or not to such a heat pump, which operates in the transcritical range.
- the first and / or second expansion stage is preferably an expansion valve or a condensate separator, in particular a thermodynamic condensate separator or a Sch wimmer valve.
- the use of expanders may be advantageous in which the pressure loss is used to generate energy.
- at least one expansion stage, in particular the second expansion stage is variable and / or controllable (eg a variable expansion valve)
- the second expansion stage can also be a
- both expansion stages are variable.
- variable is in this context preferably the possibility of control or stepwise control
- the economizer preferably communicates with a source of heat, the source preferably being a source of waste heat and / or the source of heat in a temperature range between minus 20 ° C and plus 50 ° C, preferably between 0 ° C and plus 40 ° C and in particular between 10 ° C and 25 ° C, wherein the temperature or the
- Temperature level is preferably substantially constant (difference between maximum and minimum preferably less than 15, 10 or 5 degrees Celsius). It may also be provided two, three, four or more of such sources, it being preferred if at least two sources are present, the heat in different temperature ranges provide, wherein the average temperature of the different temperature ranges preferably by at least 2, 5 or 10 degrees Celsius is different.
- Heat carrier at the second pressure is supplied to waste heat from a
- Process outside the cycle (for example, from a solar system or a building ventilation) acts and / or if:
- step f) The supply of heat in step f) (ie the second part at the second pressure) by contact of the heat carrier takes place with a surface which (especially before contact with the heat carrier) has a temperature between -20 ° C and plus 50 ° C, preferably between 0 ° C and plus 40 ° C and in particular between plus 10 ° C and plus 25 ° C and - as mentioned above - is preferably substantially constant.
- step d) the supply of heat to the first part of the heat carrier according to step d) (i.e., the third pressure) takes place by contact of the first part of the heat carrier with a first surface
- step f) The supply of heat to the second part of the heat carrier according to step f) (i.e., the second pressure) by contact of the second part of the heat carrier takes place with a second surface, wherein
- the second surface has a higher temperature than the first surface, whereby preferably a pressure difference is produced.
- the pressure of the heat carrier at the first surface is preferably at least 0.1 bar or at least 0.4 bar and more preferably at least 0.8 bar lower than at the second surface.
- Surface have a temperature which is higher by at least 5 ° C, preferably at least 10 ° C and more preferably at least 15 ° C than the temperature of the first surface.
- the surfaces mentioned are preferably surfaces of heat exchangers, the first surface preferably being part of the first
- the economizer one or more
- the economizer is a container for receiving the heat carrier, which has one (or more) heat exchanger, wherein the heat exchanger connected to a source (or in the case of several heat exchangers preferably with multiple sources) of heat outside the circuit is and is in contact with the heat transfer medium inside the container.
- the economizer can also act as a so-called collector (“receiver”) here.
- module Device parts of the individual stages collectively referred to as "module”.
- the heat pump has a module which is arranged downstream of the first heat exchanger and has at least the following components:
- Branch point is arranged
- the module is arranged upstream of the compressor. Furthermore, it is advantageous if the module (at least with respect to the partial flow, which passes through the second heat exchanger, or with respect to the first part of
- Heat carrier upstream of the second expansion stage is arranged.
- the preferred order of the device components in the direction of flow of the heat carrier is thus: 1) compressor, 2) first heat exchanger, 3) modules (including expansion stages and economizers), 4) second heat exchanger.
- the separation of the heat carrier, i. the entire material flow, in a first part and a second part can thus take place at various points.
- the branch point is part of
- Economizers or (with respect to the second branch line) arranged downstream of the device This can e.g. then be the case when the economizer is designed as a container and the heat carrier is supplied to this total, but is discharged separately into a first and a second part.
- branch point (with respect to the second branch line) is arranged upstream of the economizer. This can e.g. be the case when the second part of the heat carrier first passes through the economizer along with the first part and is then separated before it is again passed back into the economizer, there to exchange heat with the entire substance Ström the heat transfer medium.
- the branch point may therefore be provided eg in the economizer or upstream or downstream thereof.
- At least the second branch line, which transports the second part of the heat carrier, is preferably arranged downstream of the first expansion stage.
- both the first and the second branch line are arranged downstream of the first expansion stage and / or if the supply line
- Expansion stage is arranged in the supply line. In this way, both the first and the second part of the heat carrier (preferably together) relaxed and can absorb heat in the economizer from outside the circuit.
- Heat carrier is relaxed from the first pressure to the second pressure
- Heat carrier is supplied together with the second pressure heat from outside the circuit, and
- the heat carrier is then separated into the first and the second part and the first part of the heat carrier is expanded from the second pressure to the third pressure.
- two, three or more modules are provided in the described heat pump, which are connected in series in the circuit, wherein the first branch line of a module feeds the subsequent heat transfer medium.
- the first branch line of a preceding module preferably represents the supply line for the subsequent module.
- the "first part of the heat carrier" from the previous module in this case corresponds to the "first part” and the "Second part” of the heat carrier (ie, the total flow of the heat carrier) with respect to the subsequent module, so the modules are preferably
- Each module has an expansion stage ("first expansion stage”), resulting in pressure stages or temperature stages that can be used to supply heat from various external sources, especially in the case of larger systems, where a large number of modules is advantageous.
- first expansion stage resulting in pressure stages or temperature stages that can be used to supply heat from various external sources, especially in the case of larger systems, where a large number of modules is advantageous.
- a named method may be advantageous if
- parts W2.1, W2.2 ... W2.N of the heat carrier are expanded from the first pressure (Pi) to the pressures P21, P2.2 ... PZN, where Pi> P2.1> P2. 2> ...> PZN> P3 is; f) the parts W2.1, W2.2 ... W2.N of the heat carrier at the pressures P2.i, P2.2 ... P2.N heat is supplied from outside the circuit, and
- Each part W 2 .N is assigned a pressure PZN, on which the said part is relaxed (W2.1 is assigned to P2.1, W2.2 is assigned to P2.2, etc.).
- N is an integer, preferably between 2 and 20, in particular 2, 3, 4, 5, 6 or 7.
- the parts of the heat carrier can be expanded individually or jointly, as described above for the first and the second part The parts can then - as described below - take place an adaptation of the pressures.
- the parts W2.1, W2.2... W2.N are to be understood as design variants of the "second part” of the heat carrier described above, and the pressures P2.1, P2.2... P2.N are embodiments of the invention to understand the above-mentioned "second pressure". Accordingly, the features described in connection with the second part or the second pressure are also applicable to the design variants.
- the second part of the heat carrier is thus preferred with circumvention of the second
- Heat exchanger supplied to the first part of the heat carrier again This can be done in different ways.
- an equalization of the pressures takes place, wherein the pressure of the first part can be increased and / or that of the second part can be reduced before the two parts are brought together. After unification, a further pressure increase can take place. It is particularly preferred to increase the pressure of the two parts separately from one another to different degrees in order to bring the pressures closer to one another. If more than one module is provided, the pressure equalization for the parts W2.1, W2.2 ⁇ .. WIN can be carried out analogously. Terms in this document should preferably be understood as one of ordinary skill in the art would understand. In particular in the event of ambiguity, the preferred definitions given in this document (alternative or supplementary) may be used. The terms "upstream” and "downstream" are preferably to one
- waste heat is preferably to be understood as meaning the heat which is generated by a device or a process but is not used and / or can not be used by the same device or in the same process. It could also be said that the waste heat reduces the efficiency of said device or of the said process and thus
- the said device or said process preferably serves not or not primarily for the generation of heat, but rather the heat is produced as a by-product or as a waste product, e.g. in the production of other products such as electricity, mechanical work, chemical or other products, etc.
- the heat pump can also be used for cooling because the external source of heat is cooled when heat is supplied to the economizer.
- the heat pump can thus e.g. be used for cooling water.
- process steps involves the use of one or more of those mentioned in this document
- the heat pump may comprise means which can perform one or more of the process steps mentioned in the document.
- a heat pump with a circuit in which a heat transfer medium is performed comprising
- a compressor for compressing the heat carrier, a first heat exchanger, which is arranged downstream of the compressor,
- Heat exchanger are arranged
- Expansion stage and upstream of the compressor is arranged, wherein the heat pump comprises a device which can supply the heat transfer medium or a part thereof heat from outside the circuit, wherein the device is arranged downstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger.
- a heat pump according to 1, wherein the device is a container for receiving the heat carrier, which has a heat exchanger, wherein the heat exchanger is connected to a source of heat outside the circuit and in contact with the heat transfer medium inside the container stands.
- a heat pump according to 1 or 2 wherein the device communicates with a source of heat, wherein
- the source is a source of waste heat and / or
- the source of heat in a temperature range between minus 20 ° C and plus 50 ° C, preferably between 0 ° C and plus 40 ° C and in particular between 10 ° C and 25 ° C provides and / or
- thermopump has a module which is arranged upstream of the second expansion stage and has at least the following components:
- Branch point is arranged
- a heat pump according to any one of items 4 to 6, characterized in that two, three or more modules are provided, which are connected in series in the circuit, wherein the first branch line of a module to a subsequent module supplies the heat carrier.
- Branch line upstream of the first heat exchanger and downstream of the second heat exchanger opens into the circuit.
- a second part of the heat carrier is expanded from the first pressure to a second pressure, wherein the second pressure is higher than the third pressure, characterized
- step f) That the supply of heat to the second part of the heat carrier according to step f) takes place by contact of the second part of the heat carrier with a second surface
- step f) That the supply of heat in step f) takes place by contact of the heat carrier with a surface having a temperature between minus 20 ° C and plus 50 ° C, preferably between 0 ° C and 40 ° C and
- Fig. 1 shows a refrigerator as known from the prior art
- Fig. 2 is a pressure-enthalpy diagram for a refrigerator according to
- Fig. 3 shows an embodiment of the inventive heat pump
- FIG. 5a shows an embodiment analogous to Figure 3, in which a part of
- Heat transfer is compressed before the union with the rest of the heat carrier
- FIG. 5c shows an embodiment analogous to FIG. 3 in which the two parts of FIG.
- FIG. 8 shows a heat pump analogous to FIG. 3 in a multi-stage design
- FIGS. 9a-c show different variants of the feed analogous to FIGS. 5a-c, but based on the closed embodiment according to FIG.
- Heat pump is used as a building heating
- Fig.l shows a heat pump as known from the prior art, while Figure 2 illustrates the process using a pressure-enthalpy diagram, wherein the circled numbers in Fig.l correspond to those in Figure 2.
- the machine shown in Fig.l is a cooling system as it is
- a heat transfer medium or a coolant is compressed in a cyclic process, cooled, relaxed and reheated.
- the compression takes place by means of compressors 13, wherein the heat transfer medium simultaneously experiences a slight increase in the specific enthalpy due to the mechanical work performed by the compressor 13.
- the heat transfer medium is passed through a condenser or generally a heat exchanger 19, where it releases heat to the outside and thus experiences a reduction of its specific enthalpy.
- the heat carrier is then passed through an economizer in the form of a heat exchanger 29, where its temperature is further lowered. For this purpose, a diverted part of the.
- the main stream is decompressed in a second expansion stage 17 to a lower pressure and thus further cooled, before it can absorb heat in a second heat exchanger 21 from the outside and so cool the environment.
- the branched part is reunited after passing through the heat exchanger 29 with the rest of the heat carrier, the pressure has been previously increased by means of a compressor 13 accordingly. Subsequently, the heat carrier is again compressed, i. the cycle begins again.
- FIG. 3 shows an embodiment of the heat pump according to the invention and FIG. 4 illustrates the processes on the basis of a pressure-enthalpy diagram.
- the difference of this heat exchanger compared to that shown in Fig.l consists in the design of the economizer 23.
- the heat transfer medium is also supplied to the economizer 23 after the heat release in the first heat exchanger 19. This is done via a supply line 33, wherein the heat transfer medium, however, is previously relaxed in total in a first expansion stage 15 to a lower pressure and cools.
- the economizer 23 does not consist of a simple heat exchanger, but it has means that allow the supply of heat from outside the circuit. In the present case, this is a heat exchanger 25, which is the heat transfer medium e.g. Waste heat from other processes (solar systems / photovoltaic systems, building ventilation etc.) feeds. So it does not just find an exchange of heat within the
- FIG. 3 shows an open version of the heat pump 11, in which the economizer 23, the shape a container, in which the heat carrier is supplied in its entirety.
- the container shape allows the heat transfer medium to adjust its liquid volume to the temperature conditions.
- the economizer 23 thus provides space for the liquid part of the heat carrier to expand and contract (phase transition and volume change) and thus to assume a maximum and a minimum volume of liquid in the container.
- the heat exchanger 25 must be below a defined by the minimum volume of liquid
- a line 37 serves to branch off a gaseous part (second part) of the heat carrier from the economizer 23, this part due to its in the
- Essential gaseous state has a higher specific enthalpy, as the economizer 23 through the line 35 extracted part (first part) of the heat carrier, which is substantially liquid.
- the latter flows through the line 35 to a second expansion stage 17, where it is further decompressed and thus cools before it is passed into the second heat exchanger 21 to receive there again heat from the outside.
- the two parts (first / second part) of the heat carrier are analogous to the example in Fig.l again
- the second part of the heat carrier which leaves the economizer via the line 37, can be fed back to the circuit or the main flow of the heat carrier at different points downstream.
- the pressures are equalized, whereby the pressure of the first part increases (FIG. 5a) and / or that of the second part can be reduced (FIG two parts are merged. After unification, a further pressure increase can take place.
- Fig.5b shows a variant in which the second part of the heat carrier is withdrawn via the line 37 from the economizer 23 and then relaxed.
- the line 37 opens downstream of the second
- Fig.5c describes an embodiment in which the first part and the second part of the heat carrier separately from each other through a compressor 13, wherein the second part must be less compressed, since its pressure is higher because it does not pass the second expansion stage 17 Has.
- the merging of the two parts of the heat carrier takes place downstream of the two compressors 13 and before entry into the first heat exchanger 19.
- 6a to 6c show an embodiment of the heat pump 11, in which the heat carrier is supplied to the economizer 23 in total via the supply line 33, after it has been expanded in the first expansion stage 15. in the
- Economizer 23 takes the heat transfer heat through the heat exchanger 25 from outside the circuit.
- the branching point 34 ie the location at which the heat transfer medium is divided into two streams (first / second part), does not lie here in the economizer 23, but downstream thereof.
- the second part of a further expansion stage 16 is supplied, cools and is then supplied via the branch line 37 to the economizer 23, where he heat via a heat exchanger 29 with the line 33 supplied total flow of the heat carrier exchanges. That is, the second part passes through the economizer 23 twice per cycle.
- the first part as the total flow of the total flow of the
- FIGS. 6 a to 6 c show different variants of how the first and the second part of the heat carrier downstream of the second heat exchanger 21 can be combined.
- the essential advantage of the embodiments according to FIGS. 6 a to 6 c compared to those from FIGS. 5 a to 5 c lies in the oil guide. Because the second part of the heat carrier leaves the economizer 23 here in the liquid state. Thus, a lubricant entrained in the heat transfer medium (for example oil) remains in the heat transfer medium and stands for the lubrication of the lubricant
- FIG. 7 shows a closed version of the heat pump 11
- Economizer 23 is not formed here in the form of a container, but as two (preferably separate) heat exchangers 25 and 29.
- the one heat exchanger 29 performs the function of an economizer as it is known from the prior art.
- the other heat exchanger 25 supplies heat to the second part of the heat carrier from outside the circuit.
- Branching point 34 is here, in contrast to Fig.6a to 6c upstream of the economizer 23 (ie, with respect to both branch lines 35 and 37).
- the second part of the heat carrier of the first expansion stage 15 is supplied, cools and is then supplied via the second branch line 37 to the economizer 23, where it exchanges heat via a heat exchanger 29 with the first branch line 35 supplied to the first part of the heat carrier.
- the supply of heat to the second part of the heat carrier takes place by means of a heat exchanger 25.
- FIG. 8 illustrates a heat pump having a plurality of repeating units, referred to as modules 24.
- a module 24 is indicated by a dashed line. All modules 24 are in relation to the
- Main current upstream of the second expansion stage 17 is arranged (although it is also conceivable that each module has a second expansion stage 17) and each module 24 each has an economizer 23, and a first expansion stage 15 on. Furthermore, a branch point 34 is present per module 24 (here within the container-shaped economizer 23), at which the heat carrier is separated into a first part and a second part, and a first
- Branch line 35 for the first part of the heat carrier which is arranged downstream of the branch point 34 and a second branch line 37 for the second part of the heat carrier, which downstream of the first expansion stage 15 and downstream of the branch point 34 is arranged.
- a line (depending on the design 33 or 37, here 33) connected to the economizer 23, which feeds the economizer 23 at least the second part of the heat carrier.
- Said line (33 or 37) is arranged downstream of the first expansion stage 15, because at least the relaxed and thus cooled second part of the heat carrier is in the
- Economizer 23 directed to receive there heat from sources outside the circuit, here via the heat exchanger 25. If the total flow of the heat carrier in the first expansion stage 15 is relaxed before it is passed into the economizer 23, the said conduit corresponds to the supply line 33rd (see Figures 3, 5a to 5c, 8, 10 and 11). However, if a separation of the heat carrier takes place before the expansion in the first expansion stage 15, with only the second part of the heat carrier passing through the first expansion stage 15, then said line corresponds to the branch line 37 (FIGS. 7 and 9a to 9c).
- Heat exchanger 19 is arranged flows in the multi-stage model shown by its supply line 33 (depending on the configuration of the economizer 23)
- the supply line 33 of the respective subsequent module corresponds to the branch line 35 of the preceding
- Module 24 or goes into this.
- heat is supplied via one or more heat exchangers 25, preferably at different temperatures
- Heat pump 11 can dissipate the accumulated heat from other processes, i.
- waste heat from different sources for example, waste heat from different sources, on the appropriate
- Temperature level or pressure level are supplied.
- FIGS. 9a to 9c show, analogously to FIGS. 5a to 5c, different variants of how the first and the second part of the heat transfer medium can be combined, the basis being a heat pump according to FIG.
- the heat pump 11 shows an application example in which the heat pump 11 is used in a building.
- the heat pump 11 largely corresponds to that shown in Figure 3, although only one compressor 13 is used in the present example. It serves to heat the building via a space heater 19 using waste heat from other processes. On the one hand, this is the waste heat from a solar collector 55 and on the other hand, that from a controlled apartment ventilation 57.
- apartment ventilation 57 are each in contact with a heat exchanger 25 and 27, which are arranged in the economizer 23 and there heat the heat transfer medium.
- the heat transfer medium thus passes through the compressor 13, then gives off heat in the controlled domestic ventilation 57 and subsequently in a space heater 19 before it enters the economizer 23.
- a second part leaves the economizer 23 via the line 37 and is combined in the region of the compressor 13 with the first part.
- the heat in addition to the operation of a
- Water storage 59 can be used.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe 11, bei welcher auf mindestens zwei Temperaturniveaus Wärme von aussen zugeführt wird. Zu diesem Zweck weist sie neben einem Kompressor 13 zur Verdichtung eines Wärmeträgers, einem ersten Wärmetauscher 19, einer Expansionsstufe 15 bzw. 17 zur Entspannung des Wärmeträgers und einem zweiten Wärmetauscher 21 zusätzlich einen speziellen Economizer 23 auf, welcher dem Wärmeträger oder einem Teil davon Abwärme von ausserhalb des Kreislaufs zuführen kann.
Description
Wärmepumpe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Betrieb gemäss Oberbegriff des Anspruchs 6.
Stand der Technik
Wärmpumpen sind seit vielen Jahren bekannt. Es handelt sich dabei um
Vorrichtungen, die unter Aufwendung von Arbeit thermische Energie aus einem System niedrigerer Temperatur aufnehmen und zusammen mit der
Antriebsenergie auf ein zweites System mit höherer Temperatur übertragen.
Normalerweise erfolgt dies, indem ein Wärmeträger wie z.B. Propan in einem Kreisprozess erst verdichtet wird, anschliessend über einen ersten Wärmetauscher Wärme nach aussen abgibt, danach entspannt wird und schliesslich in einem zweiten Wärmetauscher Wärme von aussen aufnimmt, bevor er wiederum verdichtet wird. In den beiden Wärmetauschern findet normalerweise ein
Phasenübergang statt, weshalb man beim ersten Wärmetauscher auch von einem Kondensator und beim zweiten Wärmetauscher von einem Verdampfer spricht. Die Verdichtung bzw. die Zuführung der Arbeit erfolgt z.B. mittels eines
Kompressors, während die Entspannung über ein Expansionsventil oder einen Expander bewerkstelligt werden kann.
Bekannt sind allenfalls auch Wärmepumpen, bei denen die Abgabe von Wärme nach aussen auf zwei Temperaturniveaus stattfindet (JP 60-226668, JP 60-126546). Der Wärmeträger wird bei solchen Einrichtungen nach Durchlaufen eines
Kompressors getrennt, wobei ein Teil weiter komprimiert wird, um über einen Kondensator Wärme auf einem höheren Temperaturniveau nach aussen abzugeben. Anschliessend werden die beiden Teile vereinigt und zur Abgabe von Wärme auf einem tieferen Temperaturniveau genutzt, bevor der gesamte
BESTÄTIGUNGSKOPIE
Wärmeträger entspannt wird, um in altbekannter Weise in einem Verdampfer Wärme von aussen aufzunehmen. Schliesslich beginnt der Kreislauf von Neuem.
Es sind auch Wärmepumpen mit verbesserter Leistung bekannt, bei welchen der Wärmeträger nach Durchlaufen des ersten Wärmetauschers in einen ersten und einen zweiten Teil getrennt wird. Einer der beiden Teile wird entspannt und kühlt somit ab. Anschliessend tauscht er in einem sogenannten Economizer entweder Wärme mit dem anderen Teil oder mit dem gesamten Stoffstrom aus, welcher aus dem ersten Wärmetauscher kommt. Beim Economizer handelt es sich also im Wesentlichen um einen Wärmetauscher (vgl. z.B. WO 2008/105868 A2). Der zuvor entspannte Teil wird anschliessend unter Umgehung des zweiten
Wärmetauschers dem Hauptstrom wieder zugeführt, während der andere Teil auf einen noch niedrigeren Druck entspannt wird und dann den zweiten
Wärmetauscher durchläuft. Es muss somit nicht der gesamte Stoffstrom auf den niedrigeren Druck entspannt und anschliessend wieder komprimiert werden.
Die Offenlegungsschrift US 2005/ 0132729 AI offenbart eine transkritische
Wärmepumpe, die den verstärkten Einsatz von nicht-variablen
Expansionsventilen erlaubt. Um den Wärmeträgerfluss durchs System bzw. die Kapazität dennoch kontrollieren zu können, wird vorgeschlagen, die Menge an Wärmeträger im Kreislauf zu überwachen und anzupassen. Zu diesem Zweck kann ein Sammelbehälter mit veränderbarem Volumen vorgesehen sein. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Erwärmung bzw. Kühlung des Wärmeträgers. Zur gezielten Anpassung der Wärmeträgermenge muss die Temperatur bzw. die zugeführte Energie jedoch beliebig einstellbar sein. Ausserdem sind relativ grosse Temperaturgradienten notwendig, um die nötige Flexibilität zu gewährleisten und Temperaturänderungen schnell umsetzen zu können. Die Wärme muss also entweder mittels der in US 2005/ 0132729A1 beschriebenen elektrischen
Heizelemente extra erzeugt werden, was sich negativ auf die Effizienz des
Wärmepumpe auswirkt, oder sie stammt aus dem Prozess selbst und wird mittels Wärmetauschern aus Stoffströmen mit sehr hoher oder niedriger Temperatur
abgezweigt, wie dies auch aus dem weiter oben beschriebenen Stand der Technik bekannt ist. Eine Effizienzsteigerung wird nicht angestrebt - im Gegenteil, die kostengünstigere Bauweise wird durch einen Verbrauch nutzbarer Energie erkauft.
Auf abe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wärmepumpe und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen bereitzustellen, welche gegenüber bekannten Wärmepumpen und bekannten Verfahren eine verbesserte Leistung bzw. Effizienz ermöglichen und/ oder Exergieverluste reduzieren. Weitere Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung.
Darstellung der Erfindung
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine
Wärmepumpe nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6.
Insbesondere handelt es sich dabei um eine Wärmepumpe mit einem
(vorzugsweise geschlossenen) Kreislauf, in welchem ein Wärmeträger geführt wird, welche Wärmepumpe mindestens die folgenden Komponenten aufweist:
- einen Kompressor (oder allgemein: ein oder mehrere Verdichter) zur
Verdichtung des Wärmeträgers,
- einen ersten Wärmetauscher (vorzugsweise ein Kondensator), welcher stromabwärts des Kompressors angeordnet ist,
- eine erste Expansionsstufe und eine zweite Expansionsstufe zur Entspannung (Dekompression) des Wärmeträgers oder Teilen davon, welche stromabwärts des ersten Wärmetauschers angeordnet sind, und
- einen zweiten Wärmetauscher (vorzugsweise einen Verdampfer), welcher stromabwärts der zweiten Expansionsstufe und stromaufwärts des Kompressors angeordnet ist.
Darüber hinaus weist die Wärmepumpe eine Vorrichtung (im Folgenden auch als „Economizer" bezeichnet) auf, welche dem Wärmeträger oder einem Teil davon (vorzugsweise dem„zweiten Teil", vgl. unten) Wärme von ausserhalb des
Kreislaufs zuführen kann. Die Vorrichtung steht zu diesem Zweck mit einer Quelle von Abwärme in Verbindung bzw. handelt es sich bei der Wärme, die von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird, um Abwärme. Die Vorrichtung ist stromabwärts des ersten Wärmetauschers und stromaufwärts des zweiten
Wärmetauschers angeordnet. Die bevorzugte Reihenfolge der Vorrichtungskomponenten in Fliessrichtung des Wärmeträgers ist folglich: 1) Kompressor, 2) erster Wärmetauscher,
3) Expansionsstufen und Economizer, 4) zweiter Wärmetauscher.
Der Economizer ist zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher bzw. dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet und er ist so ausgestaltet, dass er dem Wärmeträger Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zuführen kann. Dazu weist er mit Vorteil ein oder mehrere Wärmetauscher auf, die mit einer oder mehreren Quellen von Wärme in Verbindung stehen. Durch die Nutzung von Abwärme aus einem Prozess ausserhalb des Kreislaufs kann die Effizienz der Wärmepumpe markant gesteigert werden. Die
Temperaturen solcher Abwärmequellen können über einen weiten
Temperaturbereich variieren. Der Vorteil liegt darin, dass die Abwärme dem Wärmeträger auf dem Temperaturniveau bzw. auf derjenigen Druckstufe zugeführt werden kann, auf dem bzw. der sie anfällt.
Die Begriffe„stromaufwärts" („upstream") und„stromabwärts" („downstream") beziehen sich auf die Fliessrichtung des Wärmeträgers. Im Zusammenhang mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren sind Begriffe wie„danach" oder „dann" vorzugsweise als„zeitlich später" und/ oder als prozesstechnisch „stromabwärts" definiert.
Mit Vorteil weist ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe, bei welchem ein Wärmeträger in einem (vorzugsweise geschlossenen) Kreislauf geführt wird, mindestens die folgenden Schritte (bevorzugt in der vorgegebenen Reihenfolge) auf:
a) der Wärmeträger wird verdichtet, bis ein erster Druck erreicht ist, wobei einzelne Teile des Wärmeträgers z.B. in einem mehrstufigen Verdichter oder auch getrennt voneinander in mehreren separaten Verdichtern verdichtet werden können;
b) dem Wärmeträger wird danach Wärme von ausserhalb des Kreislaufs entzogen; dies kann z.B. in einem Kondensator erfolgen, d.h. es kann ein Phasenübergang stattfinden;
c) ein erster Teil des Wärmeträgers wird von dem ersten Druck bis auf einen dritten (niedrigeren) Druck entspannt,
d) dem ersten Teil des Wärmeträgers wird danach beim dritten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt; dies kann z.B. in einem Verdampfer erfolgen, d.h. es kann ein Phasenübergang stattfinden;
e) ein zweiter Teil des Wärmeträgers wird von dem ersten Druck bis auf einen zweiten (niedrigeren) Druck entspannt, wobei der zweite Druck höher ist als der dritte Druck; der zweite Teil kann dabei entweder getrennt vom ersten Teil oder gemeinsam mit dem ersten Teil auf den zweiten Druck entspannt werden;
f) dem zweiten Teil des Wärmeträgers wird beim zweiten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt, wobei es sich bei der Wärme um Abwärme aus einem Prozess ausserhalb des Kreislaufs handelt und entweder nur dem zweiten Teil Wärme zugeführt wird oder - wenn der erste und der zweite Teil noch nicht getrennt wurden - dem zweiten und dem ersten Teil gemeinsam
Wärme zugeführt wird (die Trennung des Wärmeträgers in einen ersten und einen zweiten Teil findet in diesem Fall danach statt), und
g) der zweite Teil und der erste Teil danach vereinigt werden.
Nachfolgend werden Ausgestaltungsformen der erwähnten Wärmepumpe und des Verfahrens beschrieben, wobei die genannten bevorzugten Merkmale - soweit sie sich nicht ausschliessen - in beliebiger Kombination verwirklicht sein können. Der erste, zweite und dritte Druck bleiben in Bezug auf das oben genannte
Verfahren vorzugsweise konstant oder im Wesentlichen konstant, während dem Wärmeträger Wärme zugeführt oder entzogen wird, insbesondere bei Schritt f). Ausserdem kann durch Regelung bzw. Regeltechnik die Wärmezuführung optimiert werden.
Mit Vorteil wird dem Wärmeträger oder einem Teil davon („zweiter Teil") im Economizer von ausserhalb des Kreislaufs Wärme auf einem mittleren
Temperaturniveau und/ oder einem mittleren Druckniveau zugeführt, d.h. auf einem Temperaturniveau und/ oder Druckniveau, das zwischen demjenigen im ersten Wärmetauscher und demjenigen im zweiten Wärmetauscher liegt. Diese Wärme kann beispielsweise in der Form von Abwärme anfallen und aus
Solaranlagen, Gebäudelüftungen etc. stammen. Dadurch ergibt sich eine
Leistungs Verbesserung von ca. 10-20% gegenüber vergleichbaren Wärmepumpen, denn die Wärme wird dem Wärmeträger auf dem Niveau bzw. auf derjenigen Druckstufe zugeführt, auf dem bzw. der sie anfällt.
Mit Vorteil ist unter dem„Kreislauf" der Stoffkreislauf des Wärmeträgers zu verstehen. Vorzugsweise umfasst dies zumindest den Stoffstrom (auch als „Hauptstrom" bezeichnet), der den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher durchläuft. Weiterhin umfasst er mit Vorteil mindestens einen
Teilstrom, der den zweiten Wärmetauscher umgeht. Besonders bevorzugt umfasst der Begriff„Kreislauf" alle Stoffströme des Wärmeträgers, die im Kreis geführt werden und mindestens über einen Teil des Weges gemeinsam als ein Stoffstrom geführt sind. In Bezug auf die Wärmepumpe ist mit„Kreislauf" vorzugsweise derjenige Teil gemeint, in welchem die genannten Stoffströme im Kreis geführt werden. Wenn in diesem Dokument von der Zuführung von Wärme von
ausserhalb des Kreislaufs die Rede ist, so soll darunter vorzugsweise verstanden werden, dass Wärme von ausserhalb des Stoffkreislaufs des Wärmeträgers zugeführt wird. Mit anderen Worten ist darunter bevorzugt zu verstehen, dass nicht nur ein Austausch von Wärme zwischen Teilströmen des Wärmeträgers stattfindet, sondern zumindest eine weitere Quelle von Wärme vorhanden ist. Diese Wärmequelle kann z.B. der Motor sein, welcher den Kompressor antreibt. Besonders bevorzugt sind jedoch in diesem Dokument unter den Quellen von Wärme solche Quellen zu verstehen, die nicht Teil der Wärmepumpe sind. Die Zuführung von Wärme findet mit Vorteil stromabwärts des ersten
Wärmetauschers und stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers und/ oder stromaufwärts eines Verdichters statt.
Beim Wärmeträger handelt es sich mit Vorteil um Kohlenwasserstoffe wie Propan (R-290), oder Propylen, oder anorganische Stoffe wie Ammoniak, Kohlendioxid, oder Wasser. Neben den vorgenannten natürlichen Wärmeträgern sind auch synthetische Wärmeträger wie z.B. Tetrafluorethan (R-134a) verwendbar.
Es kann bevorzugt sein, wenn der maximale Druck des Wärmeträgers im
Kreislauf 100 oder 80 oder 60 bar nicht übersteigt und die Wärmepumpe entsprechend auf (oder höchstens auf) solche Drücke ausgelegt ist. Bei der
Wärmepumpe handelt es sich vorzugsweise um eine solche, die (in Bezug auf den Wärmeträger) im subkritischen Bereich arbeitet und/ oder nicht um eine solche Wärmepumpe, die im transkritischen Bereich arbeitet. Bei der ersten und/ oder zweiten Expansionsstufe handelt es sich vorzugsweise um ein Expansionsventil oder einen Kondensatabscheider, insbesondere einen thermodynamischen Kondensatabscheider oder ein Sch wimmer ventil. Vor allem bei grösseren Anlagen kann auch der Einsatz von Expandern vorteilhaft sein, bei denen der Druckverlust zur Energiegewinnung eingesetzt wird.
Vorzugsweise ist mindestens eine Expansionsstufe, insbesondere die zweite Expansionsstufe, variabel und/ oder steuerbar (z.B. ein variables Expansionsventil /„variable expansion valve"). Die zweite Expansionsstufe kann auch ein
Kondensatabscheider oder ein Schwimmerventil sein. Besonders bevorzugt sind beide Expansionsstufen variabel. Mit„variabel" ist in diesem Zusammenhang vorzugsweise die Möglichkeit zur Steuerung oder stufenweisen Steuerung
(insbesondere des Wärmeträgerdurchflusses) gemeint, bevorzugt durch
Veränderung der Öffnungsweite bzw. des Öffnungsquerschnitts des Ventils. Der Economizer steht vorzugsweise mit einer Quelle von Wärme in Verbindung, wobei es sich bei der Quelle bevorzugt um eine Quelle von Abwärme handelt und/ oder die Quelle Wärme in einem Temperaturbereich zwischen minus 20°C und plus 50°C, vorzugsweise zwischen 0°C und plus 40°C und insbesondere zwischen 10°C und 25°C liefert, wobei die Temperatur bzw. das
Temperaturniveau vorzugsweise im Wesentlichen konstant ist (Differenz zwischen Maximum und Minimum vorzugsweise weniger als 15, 10 oder 5 Grad Celsius). Es können auch zwei, drei, vier oder mehr solcher Quellen vorgesehen sein, wobei es dann bevorzugt ist, wenn mindestens zwei Quellen vorhanden sind, die Wärme in unterschiedlichen Temperaturbereichen liefern, wobei sich die mittlere Temperatur der unterschiedlichen Temperaturbereiche vorzugsweise um mindestens 2, 5 oder 10 Grad Celsius unterscheidet.
Entsprechend ist ein oben genanntes Verfahren bevorzugt, wenn
- es sich bei der Wärme, welche bei Schritt f) (d.h. dem zweiten Teil des
Wärmeträgers beim zweiten Druck) zugeführt wird, um Abwärme aus einem
Prozess ausserhalb des Kreislaufs (beispielsweise aus einer Solaranlage oder einer Gebäudelüftung) handelt und/ oder wenn:
- die Zuführung der Wärme im Schritt f) (d.h. zum zweiten Teil beim zweiten Druck) durch Kontakt des Wärmeträgers mit einer Oberfläche erfolgt, welche (insbesondere vor dem Kontakt mit dem Wärmeträger) eine Temperatur aufweist, die zwischen minus 20°C und plus 50°C, vorzugsweise zwischen 0°C und plus
40°C und insbesondere zwischen plus 10°C und plus 25°C liegt und - wie oben erwähnt - vorzugsweise im Wesentlichen konstant ist.
Ein genanntes Verfahren ist weiterhin vorteilhaft wenn:
- die Zuführung von Wärme zum ersten Teil des Wärmeträgers gemäss Schritt d) (d.h. beim dritten Druck) durch Kontakt des ersten Teils des Wärmeträgers mit einer ersten Oberfläche erfolgt,
- die Zuführung von Wärme zum zweiten Teil des Wärmeträgers gemäss Schritt f) (d.h. beim zweiten Druck) durch Kontakt des zweiten Teils des Wärmeträgers mit einer zweiten Oberfläche erfolgt, wobei
- die zweite Oberfläche eine höhere Temperatur aufweist als die erste Oberfläche, wodurch vorzugsweise ein Druckunterschied hergestellt wird.
Der Druck des Wärmeträgers an der ersten Oberfläche ist dabei vorzugsweise um mindestens 0,1 bar oder mindestens 0,4 bar und besonders bevorzugt um mindestens 0,8 bar geringer, als an der zweiten Oberfläche.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante kann die zweite
Oberfläche eine Temperatur aufweisen, welche um mindestens 5°C, vorzugsweise mindestens 10°C und besonders bevorzugt mindestens 15°C höher ist als die Temperatur der ersten Oberfläche.
Bei den genannten Oberflächen handelt es sich vorzugsweise um Oberflächen von Wärmetauschern, wobei die erste Oberfläche bevorzugt Teil des ersten
Wärmetauschers ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Economizer ein oder mehrere
Wärmetauscher aufweist, die in Verbindung mit den genannten Quellen von Wärme stehen. Unter dem„Temperaturniveau" ist dann vorzugsweise die Temperatur des Mediums bzw. Stoff Stroms zu verstehen, welches von der Quelle kommend durch den Wärmetauscher fliesst und mit dem Wärmeträger der
Wärmepumpe Wärme austauscht. Die Wärmetauscher sind mit Vorteil so ausgestaltet, dass der Wärmeaustausch ohne Mischung der beteiligten Stoffströme erfolgt. Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsform handelt es sich beim Economizer um einen Behälter zur Aufnahme des Wärmeträgers, welcher einen (oder mehrere) Wärmetauscher aufweist, wobei der Wärmetauscher mit einer Quelle (oder im Fall von mehreren Wärmetauschern vorzugsweise mit mehreren Quellen) von Wärme ausserhalb des Kreislaufs verbunden ist und in Kontakt mit dem Wärmeträger im Innern des Behälters steht. Der Economizer kann hier auch als sogenannter Sammler („Receiver") wirken.
Es hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, die Wärmepumpe mehrstufig auszugestalten. Zur Vereinfachung werden die sich wiederholenden
Vorrichtungsteile der einzelnen Stufen gemeinschaftlich als„Modul" bezeichnet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante weist die Wärmepumpe ein Modul auf, welches stromabwärts des ersten Wärmetauschers angeordnet ist und zumindest folgende Komponenten aufweist:
- den Economizer,
- die erste Expansionsstufe,
- einen Verzweigungspunkt an dem der Wärmeträger in einen ersten Teil und einen zweiten Teil getrennt wird,
- eine erste Zweigleitung für den ersten Teil des Wärmeträgers, welche
stromabwärts des Verzweigungspunkts angeordnet ist,
- eine zweite Zweigleitung für den zweiten Teil des Wärmeträgers, welche stromabwärts der ersten Expansionsstufe und stromabwärts des
Verzweigungspunkts angeordnet ist,
- eine mit der Vorrichtung verbundene Zuleitung, zumindest für den zweiten Teil des Wärmeträgers (bei mehreren Modulen kann dies auch die erste Zweigleitung des vorangehenden Moduls sein).
Mit Vorteil ist das Modul stromaufwärts des Kompressors angeordnet. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Modul (zumindest in Bezug auf den Teilstrom, der den zweiten Wärmetauscher durchläuft, oder in Bezug auf den ersten Teil des
Wärmeträgers) stromaufwärts der zweiten Expansionsstufe angeordnet ist.
Die bevorzugte Reihenfolge der Vorrichtungskomponenten in Fliessrichtung des Wärmeträgers (oder zumindest des Teilstroms, der den zweiten Wärmetauscher durchläuft) ist folglich: 1) Kompressor, 2) erster Wärmetauscher, 3) Module (einschliesslich Expansionsstufen und Economizers), 4) zweiter Wärmetauscher.
Die Trennung des Wärmeträgers, d.h. des gesamten Stoffstroms, in einen ersten Teil und einen zweiten Teil kann somit an verschiedenen Stellen stattfinden. Nach einer vorteilhaften Variante ist der Verzweigungspunkt Teil des
Economizers oder (in Bezug auf die zweite Zweigleitung) stromabwärts der Vorrichtung angeordnet. Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn der Economizer als Behälter ausgeführt ist und der Wärmeträger diesem gesamthaft zugeführt, jedoch getrennt in einen ersten und einen zweiten Teil abgeführt wird.
Eine andere Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass der Verzweigungspunkt (in Bezug auf die zweite Zweigleitung) stromaufwärts des Economizers angeordnet ist. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn der zweite Teil des Wärmeträgers den Economizer zuerst zusammen mit dem ersten Teil durchläuft und anschliessend abgetrennt wird, bevor er nochmals zurück in den Economizer geleitet wird, um dort Wärme mit dem gesamten Stoff ström des Wärmeträgers auszutauschen.
Der Verzweigungspunkt kann also z.B. im Economizer oder stromaufwärts oder stromabwärts davon vorgesehen sein.
Zumindest die zweite Zweigleitung, welche den zweiten Teil des Wärmeträgers transportiert, ist vorzugsweise stromabwärts der ersten Expansionsstufe angeordnet. Somit kann also zumindest der zweite Teil des Wärmeträgers entspannt werden und dabei abkühlen, bevor er im Economizer Wärme
(insbesondere Abwärme) von aussen aufnimmt. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn sowohl die erste als auch die zweite Zweigleitung stromabwärts der ersten Expansionsstufe angeordnet sind und/ oder wenn die Zuleitung
stromabwärts der ersten Expansionsstufe angeordnet ist bzw. die erste
Expansionsstufe in der Zuleitung angeordnet ist. Auf diese Weise werden sowohl der erste als auch der zweite Teil des Wärmeträgers (vorzugsweise gemeinsam) entspannt und können im Economizer Wärme von ausserhalb des Kreislaufs aufnehmen.
In diesem Zusammenhang ist ein oben genanntes Verfahren dann besonders bevorzugt, wenn
- der erste Teil des Wärmeträgers gemeinsam mit dem zweiten Teil des
Wärmeträgers vom ersten Druck bis auf den zweiten Druck entspannt wird, und
- danach dem ersten Teil des Wärmeträgers und dem zweiten Teil des
Wärmeträgers gemeinsam beim zweiten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird, und
- der Wärmeträger danach in den ersten und den zweiten Teil getrennt wird und der erste Teil des Wärmeträgers von dem zweiten Druck bis auf den dritten Druck entspannt wird. Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante sind bei der beschriebenen Wärmepumpe zwei, drei oder mehr Module vorgesehen, welche im Kreislauf in Reihe geschaltet sind, wobei die erste Zweigleitung eines Moduls einem nachfolgenden Modul den Wärmeträger zuführt. Das bedeutet, dass die erste Zweigleitung eines vorangehenden Moduls vorzugsweise die Zuleitung für das nachfolgende Modul darstellt. Der„ersten Teil des Wärmeträgers" aus dem vorangehenden Modul entspricht in diesem Fall dem„ersten Teil" und dem
„zweiten Teil" des Wärmeträgers (d.h. dem Gesamtstrom des Wärmeträgers) in Bezug auf das nachfolgende Modul. Die Module sind also vorzugsweise
zumindest in Bezug auf den Hauptstrom in Reihe geschaltet. Jedes Modul weist eine Expansionsstufe („erste Expansionsstufe") auf und es ergeben sich somit Druckstufen bzw. Temperaturstufen, auf denen Wärme aus verschiedenen externen Quellen zugeführt werden kann. Insbesondere bei grösseren Anlagen ist eine Mehrzahl von Modulen von Vorteil.
Entsprechend kann ein genanntes Verfahren vorteilhaft sein, wenn
a) der Wärmeträger verdichtet wird, bis ein erster Druck (Pi) erreicht ist, b) dem Wärmeträger danach Wärme von ausserhalb des Kreislaufs entzogen wird, c) ein erster Teil (Wi) des Wärmeträgers von dem ersten Druck (Pi) bis auf einen dritten Druck (P3) entspannt wird,
d) dem ersten Teil (Wi) des Wärmeträgers danach beim dritten Druck (P3) Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird,
e) Teile W2.1 , W2.2 ... W2.N des Wärmeträgers von dem ersten Druck (Pi) bis auf die Drucke P21, P2.2 ... PZN entspannt werden, wobei Pi > P2.1 > P2.2 > ... > PZN > P3 ist; f) den Teilen W2.1 , W2.2 ... W2.N des Wärmeträgers bei den Drücken P2.i, P2.2 ... P2.N Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird, und
g) die Teile W2.1 , W2.2 .. · W2.N des Wärmeträgers und der erste Teil (Wi) danach vereinigt werden.
Jedem Teil W2.N ist dabei ein Druck PZN zugeordnet, auf welchen der genannte Teil entspannt wird (W2.1 ist P2.1 zugeordnet; W2.2 ist P2.2 zugeordnet etc.).„N" ist eine ganze Zahl, vorzugsweise zwischen 2 und 20, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6 oder 7. Natürlich können auch hier die Teile des Wärmeträgers einzeln oder gemeinsam entspannt werden, wie es weiter oben für den ersten und den zweiten Teil beschrieben wurde. Vor der Vereinigung der Teile kann dann - wie weiter unten beschrieben - eine Anpassung der Drücke stattfinden.
Die Teile W2.1 , W2.2 ... W2.N sind als Ausgestaltungsvarianten des weiter oben beschriebenen„zweiten Teils" des Wärmeträgers zu verstehen und die Drücke P2.1, P2.2 .. · P2.N sind als Ausgestaltungsvarianten des weiter oben erwähnten „zweiten Drucks" zu verstehen. Entsprechend sind die im Zusammenhang mit dem zweiten Teil oder dem zweiten Druck beschriebenen Merkmale auch auf die Ausgestaltungsvarianten anwendbar.
Die zweite Zweigleitung mündet mit Vorteil stromaufwärts des ersten
Wärmetauschers und stromabwärts des zweiten Wärmetauschers in den Kreislauf und/ oder sie mündet in denjenigen Abschnitt des Kreislaufs, der den Hauptstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher führt. Der zweite Teil des Wärmeträgers wird also mit Vorzug unter Umgehung des zweiten
Wärmetauschers dem ersten Teil des Wärmeträgers wieder zugeführt. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen.
Vorteilhafterweise findet vor der Vereinigung des ersten Teils mit dem zweiten Teil des Wärmeträgers eine Angleichung der Drücke statt, wobei der Druck des ersten Teils erhöht und/oder derjenige des zweiten Teils verringert werden kann, bevor die beiden Teile zusammengeführt werden. Nach der Vereinigung kann eine weitere Druckerhöhung stattfinden. Besonders bevorzugt ist es, den Druck beider Teile getrennt voneinander unterschiedlich stark zu erhöhen, um die Drücke einander anzunähern. Wenn mehr als ein Modul vorgesehen ist, kann die Druckangleichung für die Teile W2.1 , W2.2 · .. WIN analog erfolgen. Begriffe in diesem Dokument sollen bevorzugt so verstanden werden, wie sie ein Fachmann auf dem Gebiet verstehen würde. Insbesondere für den Fall, dass Unklarheiten bestehen sollten, können die in diesem Dokument aufgeführten bevorzugten Definitionen (alternativ oder ergänzend) herangezogen werden. Die Begriffe„stromaufwärts" und„stromabwärts" sind bevorzugt auf einen
Durchlauf (einer definierten Teilmenge des Wärmeträgers) durch den Kreislauf
bezogen. Dies entspricht der Situation, in der der Kreislauf (gedanklich) an einem Bezugspunkt getrennt bzw. geöffnet und als linearer Prozess interpretiert wird.
Bevorzugt ist unter dem Begriff "Abwärme" diejenige Wärme zu verstehen, die von einer Vorrichtung oder einem Prozess erzeugt aber nicht genutzt wird und/ oder von derselben Vorrichtung oder in demselben Prozess nicht genutzt werden kann. Man könnte auch sagen, dass die Abwärme den Wirkungsgrad der genannten Vorrichtung bzw. des genannten Prozesses senkt und somit
Verlustleistung darstellt. Die genannte Vorrichtung oder der genannte Prozess dient dabei vorzugsweise nicht oder nicht primär der Erzeugung von Wärme, sondern die Wärme entsteht vielmehr als Nebenprodukt oder als Abfallprodukt z.B. bei der Herstellung anderer Produkte wie Elektrizität, mechanische Arbeit, chemische oder sonstige Erzeugnisse etc. Dies umfasst unter Anderem Abwärme von Maschinen, Kraftwerken (Photovoltaikanlagen, Erdwärmekraftwerke etc.) oder Lebewesen (Tiere, Menschen, Mikroorganismen etc.) etc.
Die Wärmepumpe kann auch zum Kühlen verwendet werden, denn die externe Quelle von Wärme wird bei der Zuführung von Wärme im Economizer gekühlt. Die Wärmepumpe kann somit z.B. zur Kühlung von Wasser eingesetzt werden.
Allgemein ist zu sagen, dass das genannte Verfahren als Verfahrensschritte die Verwendung einer oder mehrerer der in diesem Dokument genannten
bevorzugten Merkmale der erfindungsgemässen Vorrichtung (oder die durch diese Merkmale ermöglichten Funktionen) umfassen kann. Auch kann die Wärmepumpe Mittel aufweisen, die eine oder mehrere der im Dokument genannten Verfahrensschritte durchführen können.
Es seien offenbart:
1. Eine Wärmepumpe mit einem Kreislauf, in welchem ein Wärmeträger geführt wird, aufweisend
- einen Kompressor zur Verdichtung des Wärmeträgers,
- einen ersten Wärmetauscher, welcher stromabwärts des Kompressors angeordnet ist,
- eine erste Expansionsstufe und eine zweite Expansionsstufe zur Entspannung des Wärmeträgers oder Teilen davon, welche stromabwärts des ersten
Wärmetauschers angeordnet sind,
- einen zweiten Wärmetauscher, welcher stromabwärts der zweiten
Expansionsstufe und stromaufwärts des Kompressors angeordnet ist, wobei die Wärmepumpe eine Vorrichtung aufweist, welche dem Wärmeträger oder einem Teil davon Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zuführen kann, wobei die Vorrichtung stromabwärts des ersten Wärmetauschers und stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers angeordnet ist.
2. Eine Wärmepumpe nach 1, wobei es sich bei der Vorrichtung um einen Behälter zur Aufnahme des Wärmeträgers handelt, welcher einen Wärmetauscher aufweist, wobei der Wärmetauscher mit einer Quelle von Wärme ausserhalb des Kreislaufs verbunden ist und in Kontakt mit dem Wärmeträger im Innern des Behälters steht.
3. Eine Wärmepumpe nach 1 oder 2, wobei die Vorrichtung mit einer Quelle von Wärme in Verbindung steht, wobei
- es sich bei der Quelle um eine Quelle von Abwärme handelt und/ oder
- die Quelle Wärme in einem Temperaturbereich zwischen minus 20°C und plus 50°C, vorzugsweise zwischen 0°C und plus 40°C und insbesondere zwischen 10°C und 25°C liefert und/ oder
- dass mindestens zwei Quellen vorgesehen sind, die Wärme in unterschiedlichen Temperaturbereichen liefern.
4. Eine Wärmepumpe nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei die Wärmepumpe ein Modul aufweist, welches stromaufwärts der zweiten Expansionsstufe angeordnet ist und zumindest folgende Komponenten aufweist:
- die Vorrichtung,
- die erste Expansionsstufe,
- einen Verzweigungspunkt an dem der Wärmeträger in einen ersten Teil und einen zweiten Teil getrennt wird,
- eine erste Zweigleitung für den ersten Teil des Wärmeträgers, welche
stromabwärts des Verzweigungspunkts angeordnet ist,
- eine zweite Zweigleitung für den zweiten Teil des Wärmeträgers, welche stromabwärts der ersten Expansionsstufe und stromabwärts des
Verzweigungspunkts angeordnet ist,
- eine mit der Vorrichtung verbundene Zuleitung, zumindest für den zweiten Teil des Wärmeträgers.
5. Eine Wärmepumpe nach 4, wobei der Verzweigungspunkt Teil der Vorrichtung ist oder in Bezug auf die zweite Zweigleitung stromabwärts der Vorrichtung angeordnet ist.
6. Eine Wärmepumpe nach 4, wobei der Verzweigungspunkt in Bezug auf die zweite Zweigleitung stromaufwärts der Vorrichtung angeordnet ist.
7. Eine Wärmepumpe nach einem der Punkte 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei oder mehr Module vorgesehen sind, welche im Kreislauf in Reihe geschaltet sind, wobei die erste Zweigleitung eines Moduls einem nachfolgenden Modul den Wärmeträger zuführt.
8. Eine Wärmepumpe nach einem der Punkte 4 bis 7, wobei die zweite
Zweigleitung stromaufwärts des ersten Wärmetauschers und stromabwärts des zweiten Wärmetauschers in den Kreislauf mündet.
9. Ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe, bei welchem ein Wärmeträger in einem Kreislauf geführt wird, wobei
a) der Wärmeträger verdichtet wird, bis ein erster Druck erreicht ist,
b) dem Wärmeträger danach Wärme von ausserhalb des Kreislaufs entzogen wird,
c) ein erster Teil des Wärmeträgers von dem ersten Druck bis auf einen dritten Druck entspannt wird,
d) dem ersten Teil des Wärmeträgers danach beim dritten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird,
e) ein zweiter Teil des Wärmeträgers von dem ersten Druck bis auf einen zweiten Druck entspannt wird, wobei der zweite Druck höher ist als der dritte Druck, dadurch gekennzeichnet,
f) dass dem zweiten Teil des Wärmeträgers beim zweiten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird, und
g) dass der zweite Teil und der erste Teil danach vereinigt werden.
10. Ein Verfahren nach 9, welches sich dadurch auszeichnet,
- dass die Zuführung von Wärme zum ersten Teil des Wärmeträgers gemäss Schritt d) durch Kontakt des ersten Teils des Wärmeträgers mit einer ersten Oberfläche erfolgt,
- dass die Zuführung von Wärme zum zweiten Teil des Wärmeträgers gemäss Schritt f) durch Kontakt des zweiten Teils des Wärmeträgers mit einer zweiten Oberfläche erfolgt,
- dass die zweite Oberfläche eine höhere Temperatur aufweist als die erste Oberfläche, wodurch ein Druckunterschied hergestellt wird, und
- dass der Druck des Wärmeträgers an der ersten Oberfläche um mindestens 0,1 bar, vorzugsweise mindestens 0,4 bar und besonders bevorzugt mindestens 0,8 bar geringer ist, als an der zweiten Oberfläche. 11. Ein Verfahren nach einem der Punkte 9 oder 10, welches sich dadurch auszeichnet,
- dass es sich bei der Wärme, welche bei Schritt f) zugeführt wird, um Abwärme aus einem Prozess ausserhalb des Kreislaufs handelt und/ oder
- dass die Zuführung der Wärme im Schritt f) durch Kontakt des Wärmeträgers mit einer Oberfläche erfolgt, welche eine Temperatur aufweist, die zwischen
minus 20 °C und plus 50 °C, vorzugsweise zwischen 0 °C und 40 °C und
insbesondere zwischen 10 °C und 25 °C liegt.
12. Ein Verfahren nach einem der Punkte 9 bis 11, welches sich dadurch
auszeichnet,
- dass der erste Teil des Wärmeträgers gemeinsam mit dem zweiten Teil des Wärmeträgers vom ersten Druck bis auf den zweiten Druck entspannt wird, und
- dass danach dem ersten Teil des Wärmeträgers und dem zweiten Teil des
Wärmeträgers gemeinsam beim zweiten Druck Wärme von ausserhalb des
Kreislaufs zugeführt wird, und
- dass der Wärmeträger danach in den ersten und den zweiten Teil getrennt wird und der erste Teil des Wärmeträgers von dem zweiten Druck bis auf den dritten Druck entspannt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen in schematischer, nicht massstabsgetreuer Darstellung:
Fig. 1 eine Kältemaschine wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
Fig. 2 ein Druck-Enthalpie-Diagramm für eine Kältemaschine gemäss
Figur V,
Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Wärmepumpe
(offene Version mit Behälter);
Fig.4 ein Druck-Enthalpie-Diagramm für eine Wärmepumpe gemäss Fig.3;
Fig.5a eine Ausführungsform analog zu Fig.3, bei der ein Teil des
Wärmeträgers vor der Vereinigung mit dem Rest des Wärmeträgers komprimiert wird;
Fig.5b eine Ausführungsform analog zu Fig.3, bei der ein Teil des
Wärmeträgers vor der Vereinigung mit dem Rest des Wärmeträgers entspannt wird;
Fig.5c eine Ausführungsform analog zu Fig.3 bei der die beiden Teile des
Wärmeträgers getrennt voneinander verdichtet und anschliessend zusammengeführt werden; und
Fig.6a-c Ausführungsformen analog zu den Fig.5a-c, wobei der Verzweigungspunkt stromabwärts des Economizers angeordnet ist und der zweite Teil des Wärmeträgers ein zweites Mal entspannt und dann zurück in den Economizer geführt wird;
Fig.7 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Wärmepumpe
(geschlossene Version);
Fig.8 eine Wärmepumpe analog zu Fig. 3 in mehrstufiger Ausführung; Fig.9a-c unterschiedliche Varianten der Zuführung analog zu den Fig.5a-c, jedoch basierend auf der geschlossenen Ausführungsform gemäss Fig.7.
Fig.10 ein Anwendungsbeispiel, bei dem eine erfindungsgemässe
Wärmepumpe als Gebäudeheizung zum Einsatz kommt;
Ausführung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Fig.l zeigt eine Wärmepumpe wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, während Fig.2 den Prozess anhand eines Druck-Enthalpie-Diagramms illustriert, wobei die umkreisten Nummern in Fig.l denjenigen in Fig.2 entsprechen. Bei der in Fig.l gezeigten Maschine handelt es sich um ein Kühlsystem wie es
beispielsweise in der WO 2008/105868 beschrieben wird. Ein Wärmeträger bzw. ein Kühlmittel wird in einem Kreisprozess verdichtet, abgekühlt, entspannt und wieder erwärmt. Die Verdichtung erfolgt mittels Kompressoren 13, wobei der Wärmeträger durch die vom Kompressor 13 verrichtete mechanische Arbeit gleichzeitig eine leichte Erhöhung der spezifischen Enthalpie erfährt.
Anschliessend wird der Wärmeträger durch einen Kondensator oder allgemein einen Wärmetauscher 19 geleitet, wo er Wärme nach aussen abgibt und somit eine Verringerung seiner spezifischen Enthalpie erfährt. Der Wärmeträger wird sodann durch einen Economizer in Form eines Wärmetauschers 29 geleitet, wo seine Temperatur weiter gesenkt wird. Zu diesem Zweck wird vorgängig durch eine Druckverminderung in einer ersten Expansionsstufe 15 ein abgezweigter Teil des
Wärmeträgers entspannt und dadurch abgekühlt, bevor er im Gleichstrom durch den Wärmetauscher 29 geleitet wird, wo er Wärme aus dem Hauptstrom
aufnimmt und seine spezifische Enthalpie erhöht wird. Der Hauptstrom wird in einer zweiten Expansionsstufe 17 auf einen tieferen Druck dekomprimiert und somit weiter gekühlt, bevor er in einem zweiten Wärmetauscher 21 Wärme von aussen aufnehmen und so die Umgebung kühlen kann. Der abgezweigte Teil wird nach Durchlaufen des Wärmetauschers 29 wieder mit dem Rest des Wärmeträgers vereinigt, dessen Druck zuvor mittels eines Kompressors 13 entsprechend erhöht worden ist. Anschliessend wird der Wärmeträger wiederum verdichtet, d.h. der Kreislauf beginnt von Neuem.
Die Fig.3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Wärmepumpe und Fig. 4 illustriert die Vorgänge anhand eines Druck-Enthalpie-Diagramms. Der Unterschied dieses Wärmetauschers gegenüber dem in Fig.l dargestellten besteht in der Ausgestaltung des Economizers 23. Der Wärmeträger wird auch hier nach der Wärmeabgabe im ersten Wärmetauscher 19 dem Economizer 23 zugeführt. Dies geschieht über eine Zuleitung 33, wobei der Wärmeträger jedoch zuvor gesamthaft in einer ersten Expansionsstufe 15 auf einen niedrigeren Druck entspannt wird und abkühlt. Im Gegensatz zu Fig.l besteht der Economizer 23 nicht aus einem einfachen Wärmetauscher, sondern er weist Mittel auf, die die Zuführung von Wärme von ausserhalb des Kreislaufs erlauben. Im vorliegenden Fall ist dies ein Wärmetauscher 25, der dem Wärmeträger z.B. Abwärme aus anderen Prozessen (Solaranlagen / Photovoltaikanlagen, Gebäudelüftungen etc.) zuführt. Es findet also nicht nur ein Austausch von Wärme innerhalb des
Kreislaufs (d.h. zwischen zwei Stoffströmen des Kreislaufs selbst) statt. Der Prozess sieht vielmehr die Zuführung von Wärme von aussen auf zwei
unterschiedlichen Temperaturniveaus vor, d.h. einerseits - wie aus dem Stand der Technik bekannt - im zweiten Wärmetauscher 21, andererseits aber auch im Economizer 23, wo vorzugsweise eine Zuführung von Wärme auf einem höheren Temperaturniveau als im zweiten Wärmetauscher 21 stattfindet. Die Fig.3 zeigt eine offene Version der Wärmepumpe 11, bei der der Economizer 23 die Form
eines Behälters hat, in welchen der Wärmeträger gesamthaft zugeführt wird. Die Behälterform erlaubt es, dass der Wärmeträger sein Flüssigkeitsvolumen an die Temperaturverhältnisse anpassen kann. Der Economizer 23 bietet dem flüssigen Teil des Wärmeträgers also Platz, sich auszudehnen und zusammenzuziehen (Phasenübergang und Volumenänderung) und somit ein maximales und ein minimales Flüssigkeitsvolumen im Behälter einzunehmen. Der Wärmetauscher 25 muss unterhalb einer durch das minimale Flüssigkeitsvolumen definierten
Füllhöhe des Behälters angeordnet sein, während der Behälter auch bei
maximalem Flüssigkeitsvolumen Platz für den Wärmeträger bieten sollte. Eine Leitung 37 dient dazu, einen gasförmigen Teil (zweiter Teil) des Wärmeträgers aus dem Economizer 23 abzuzweigen, wobei dieser Teil aufgrund seines im
Wesentlichen gasförmigen Zustands eine höhere spezifische Enthalpie aufweist, als der dem Economizer 23 durch die Leitung 35 entzogene Teil (erster Teil) des Wärmeträgers, welcher im Wesentlichen flüssig ist. Letzterer strömt durch die Leitung 35 zu einer zweiten Expansionsstufe 17, wo er weiter dekomprimiert wird und somit abkühlt bevor er in den zweiten Wärmetauscher 21 geleitet wird, um dort nochmals Wärme von aussen aufzunehmen. Die beiden Teile (erster/ zweiter Teil) des Wärmeträgers werden analog zum Beispiel in Fig.l wieder
zusammengeführt.
Wie aus den Fig.5a, 5b und 5c hervorgeht, kann der zweite Teil des Wärmeträgers, welcher den Economizer über die Leitung 37 verlässt, dem Kreislauf bzw. dem Hauptstrom des Wärmeträgers stromabwärts an verschiedenen Stellen Wieder zugeführt werden. Vorteilhafterweise findet vor der Vereinigung des ersten Teils mit dem zweiten Teil des Wärmeträgers eine Angleichung der Drücke statt, wobei der Druck des ersten Teils erhöht (Fig.5a) und/ oder derjenige des zweiten Teils verringert (Fig.5b) werden kann, bevor die beiden Teile zusammengeführt werden. Nach der Vereinigung kann eine weitere Druckerhöhung stattfinden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Druck beider Teile getrennt voneinander unterschiedlich stark zu erhöhen (Fig.5c) um sie einander anzunähern. In Fig.5a werden der erste Teil und der zweite Teil des Wärmeträgers im Kompressor 13
stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 21 zusammengeführt. Im Prinzip entspricht dies der Anordnung welche durch gestrichelte Linien angedeutet ist, d.h. der Druck im ersten Teil des Wärmeträgers wird vor der Zusammenführung der beiden Teile in einem ersten Kompressor 13 bzw. einer ersten
Kompressionsstufe erhöht. Nach der Vereinigung der beiden Teile wird der Wärmeträger durch einen zweiten Kompressor 13 bzw. eine zweite
Kompressionsstufe weiter verdichtet, bevor er in den ersten Wärmetauscher 19 geleitet wird. Fig.5b zeigt eine Variante, bei der der zweite Teil des Wärmeträgers über die Leitung 37 aus dem Economizer 23 abgezogen und anschliessend entspannt wird. Die Leitung 37 mündet stromabwärts des zweiten
Wärmetauschers 21 in den Kreislauf und führt den zweiten Teil des Wärmeträgers nach Durchlaufen einer Expansionsstufe (z.B. Expansionsventil oder Expander) dem ersten Teil des Wärmeträgers zu. Anschliessend wird der Wärmeträger in einem Kompressor 13 verdichtet bevor er dem ersten Wärmetauscher 19 zugeleitet wird. Fig.5c beschreibt eine Ausführungsform, bei der der erste Teil und der zweite Teil des Wärmeträgers getrennt voneinander jeweils einen Kompressor 13 durchlaufen, wobei der zweite Teil weniger stark verdichtet werden muss, da sein Druck höher ist, weil er die zweite Expansionsstufe 17 nicht passiert hat. Die Zusammenführung der beiden Teile des Wärmeträgers findet stromabwärts der beiden Kompressoren 13 und vor Eintritt in den ersten Wärmetauscher 19 statt.
Die Fig.6a bis 6c zeigen eine Ausführungsform der Wärmepumpe 11, bei der der Wärmeträger dem Economizer 23 gesamthaft über die Zuleitung 33 zugeführt wird, nachdem er in der ersten Expansionsstufe 15 entspannt wurde. Im
Economizer 23 nimmt der Wärmeträger Wärme über den Wärmetauscher 25 von ausserhalb des Kreislaufs auf. Der Verzweigungspunkt 34, also der Ort, an dem der Wärmeträger in zwei Ströme (erster/ zweiter Teil) aufgeteilt wird, liegt hier nicht im Economizer 23, sondern stromabwärts davon. Von dort wird der zweite Teil einer weiteren Expansionsstufe 16 zugeleitet, kühlt ab und wird dann über die Zweigleitung 37 dem Economizer 23 zugeführt, wo er über einen Wärmetauscher 29 Wärme mit dem über Leitung 33 zugeführten Gesamtstrom des Wärmeträgers
austauscht. Das heisst, der zweite Teil durchläuft den Economizer 23 pro Zyklus zwei Mal. Einerseits zusammen mit dem ersten Teil als Gesamtstrom des
Wärmeträgers und ein zweites Mal als separater Stoffstrom, um über einen Wärmetauscher 29 mit dem Gesamtstrom Wärme auszutauschen. Analog zu den Fig. 5a bis 5c zeigen die Fig. 6a bis 6c unterschiedliche Varianten wie der erste und der zweite Teil des Wärmeträgers stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 21 vereinigt werden können. Der wesentliche Vorteil der Ausführungsformen gemäss den Fig.6a bis 6c gegenüber denjenigen aus Fig.5a bis 5c liegt in der Ölführung. Denn der zweite Teil des Wärmeträgers verlässt den Economizer 23 hier in flüssigem Zustand. Somit verbleibt ein im Wärmeträger mitgeführtes Schmiermittel (z.B. Öl) im Wärmeträger und steht für die Schmierung des
Kompressors 13 zur Verfügung. Im Gegensatz dazu findet in den Beispielen gemäss den Fig. 5a bis 5c durch das Verdampfen des Wärmeträgers im
Economizer eine Trennung statt.
Die Fig.7 zeigt eine geschlossene Version der Wärmepumpe 11. Der
Economizer 23 ist hier nicht in Form eines Behälters ausgebildet, sondern als zwei (vorzugsweise voneinander getrennte) Wärmetauscher 25 und 29. Der eine Wärmetauscher 29 übernimmt die Funktion eines Economizers wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der andere Wärmetauscher 25 führt dem zweiten Teil des Wärmeträgers Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zu. Der
Verzweigungspunkt 34, liegt hier im Unterschied zu Fig.6a bis 6c stromaufwärts des Economizers 23 (d.h. in Bezug auf beide Zweigleitungen 35 und 37). Von dort wird der zweite Teil des Wärmeträgers der ersten Expansionsstufe 15 zugeleitet, kühlt ab und wird dann über die zweite Zweigleitung 37 dem Economizer 23 zugeführt, wo er über einen Wärmetauscher 29 Wärme mit dem über die erste Zweigleitung 35 zugeführten ersten Teil des Wärmeträgers austauscht. Nach dem Durchlaufen des Wärmetauschers 29 findet die Zuführung von Wärme zum zweiten Teil des Wärmeträgers mittels eines Wärmetauschers 25 statt.
Fig.8 stellt eine Wärmepumpe mit mehreren sich wiederholenden Einheiten dar, welche als Module 24 bezeichnet werden. Ein Modul 24 ist mittels einer gestrichelten Linie gekennzeichnet. Alle Module 24 sind in Bezug auf den
Hauptstrom stromaufwärts der zweiten Expansionsstufe 17 angeordnet (obwohl auch denkbar ist, dass jedes Modul eine zweite Expansionsstufe 17 aufweist) und jedes Modul 24 weist jeweils einen Economizer 23, und eine erste Expansionsstufe 15 auf. Weiterhin ist pro Modul 24 ein Verzweigungspunkt 34 vorhanden (hier innerhalb des behälterförmigen Economizers 23), an dem der Wärmeträger in einen ersten Teil und einen zweiten Teil getrennt wird, sowie eine erste
Zweigleitung 35 für den ersten Teil des Wärmeträgers, welche stromabwärts des Verzweigungspunkts 34 angeordnet ist und eine zweite Zweigleitung 37 für den zweiten Teil des Wärmeträgers, welche stromabwärts der ersten Expansionsstufe 15 und stromabwärts des Verzweigungspunkts 34 angeordnet ist. Darüber hinaus ist für jedes Modul 24 eine mit dem Economizer 23 verbundene Leitung (je nach Bauart 33 oder 37; hier 33) vorgesehen, welche dem Economizer 23 zumindest den zweiten Teil des Wärmeträgers zuführt. Die genannte Leitung (33 oder 37) ist stromabwärts der ersten Expansionsstufe 15 angeordnet, denn zumindest der entspannte und damit gekühlte zweite Teil des Wärmeträgers wird in den
Economizer 23 geleitet um dort Wärme aus Quellen von ausserhalb des Kreislaufs aufzunehmen, hier über die Wärmetauscher 25. Wenn der Gesamtstrom des Wärmeträgers in der ersten Expansionsstufe 15 entspannt wird, bevor er in den Economizer 23 geleitet wird, so entspricht die genannte Leitung der Zuleitung 33 (vgl. Fig.3, 5a bis 5c, 8, 10 und 11). Findet jedoch vor der Entspannung in der ersten Expansionsstufe 15 eine Trennung des Wärmeträgers statt, wobei nur der zweite Teil des Wärmeträgers die erste Expansionsstufe 15 durchläuft, so entspricht die genannte Leitung der Zweigleitung 37 (Fig. 7 und 9a bis 9c). Dem Economizer 23 des ersten Moduls 24, welcher stromabwärts des ersten
Wärmetauschers 19 angeordnet ist, fliesst beim gezeigten mehrstufigen Modell durch seine Zuleitung 33 (je nach Ausgestaltung des Economizers 23)
gegebenenfalls noch der Gesamtstrom des Wärmeträgers zu. Da in jedem Modul ein hier als„zweiter Teil" bezeichneter Anteil des Wärmeträgers über eine
Zweigleitung 37 abgetrennt wird, verkleinert sich der Strom des Wärmeträgers natürlich. Die Zuleitung 33 der nachfolgenden Stufe transportiert jeweils nur den hier als„ersten Teil" bezeichneten Anteil des Wärmeträgers aus dem
vorangehenden Modul. Mit anderen Worten, die Zuleitung 33 des jeweils nachfolgenden Moduls entspricht der Zweigleitung 35 des vorangehenden
Moduls 24 bzw. geht in diese über. In jedem Modul wird über ein oder mehrere Wärmetauscher 25 Wärme zugeführt, vorzugsweise auf unterschiedlichen
Temperaturniveaus. Die abgeführten„zweiten Teile" des Wärmeträgers verlassen die jeweiligen Module 24 mit Vorteil bei unterschiedlichen Drücken. Der
Wärmepumpe 11 kann die anfallende Wärme aus anderen Prozessen, d.h.
beispielsweise Abwärme aus verschiedenen Quellen, auf der passenden
Temperaturstufe bzw. Druckstufe zugeführt werden.
Die Fig. 9a bis 9c zeigen analog zu den Fig. 5a bis 5c unterschiedliche Varianten wie der erste und der zweite Teil des Wärmeträgers vereinigt werden können, wobei als Grundlage eine Wärmepumpe gemäss Fig.7 dient.
Fig.10 zeigt ein Anwendungsbeispiel bei dem die Wärmepumpe 11 in einem Gebäude zum Einsatz kommt. Die Wärmepumpe 11 entspricht weitestgehend der in Fig.3 gezeigten, obwohl im vorliegenden Beispiel nur ein Kompressor 13 verwendet wird. Sie dient der Beheizung des Gebäudes über eine Raumheizung 19 unter Nutzung von Abwärme aus anderen Prozessen. Einerseits ist dies die Abwärme aus einem Solarkollektor 55 und andererseits diejenige aus einer kontrollierten Wohnungslüftung 57. Der Solarkollektor 55 und die
Wohnungslüftung 57 stehen jeweils mit einem Wärmetauscher 25 bzw. 27 in Kontakt, die im Economizer 23 angeordnet sind und dort dem Wärmeträger Wärme zuführen. Der Wärmeträger durchläuft also den Kompressor 13, gibt anschliessend in der kontrollierten Wohnungslüftung 57 und darauffolgend in einer Raumheizung 19 Wärme ab, bevor er in den Economizer 23 eintritt. Dort wird ihm - wie oben beschrieben - Abwärme aus einem Solar kollektor 55 und der kontrollierten Wohnungslüftung 57 zugeführt. Darauffolgend wird ein erster Teil
des Wärmeträgers über die Leitung 35 aus dem Economizer 23 abgezogen, in einem Expansionsventil 17 entspannt (wobei er abkühlt) und nimmt jenseits der Gebäudewand 61 in einem Wärmetauscher 21 (Kondensator) Wärme aus der Umgebung auf. Ein zweiter Teil verlässt den Economizer 23 über die Leitung 37 und wird im Bereich des Kompressors 13 mit dem ersten Teil vereinigt. Wie aus Fig.10 ersichtlich ist, kann die Wärme zusätzlich beim Betrieb eines
Wasserspeichers 59 genutzt werden.
Bezugszeichenliste :
11 Wärmepumpe
13 Kompressor
15 erste Expansionsstufe / erstes Expansionsventil
16 Expansionsstufe / Expansionsventil
1 zweite Expansionsstufe / zweites Expansionsventil
19 erster Wärmetauscher / Kondensator / Raumheizung
21 zweiter Wärmetauscher / Verdampfer
23 Vorrichtung für die Zuführung von Wärme / Economizer
24 Modul
25 Wärmetauscher (Wärmezuführung von aussen)
27 Wärmetauscher (Wärmezuführung von aussen)
29 Wärmetauscher (Wärmetausch zwischen Teilströmen)
33 Zuleitung für den Wärmeträger
34 Verzweigungspunkt
35 erste Zweigleitung für den ersten Teil des Wärmeträgers / Ableitung
37 zweite Zweigleitung für den zweiten Teil des Wärmeträgers / Ableitung 51 Wärmetauscher
53 Wärmetauscher
55 Quelle von Abwärme / Solarkollektor
57 Quelle von Abwärme / Kontrollierte Wohnungslüftung
58 Quelle von Abwärme / Motor zum Antrieb des Kompressors
59 Speicher / Warmwasserspeicher
61 Gebäudewand
Claims
1. Wärmepumpe (11) mit einem Kreislauf, in welchem ein Wärmeträger geführt wird, aufweisend
- einen Kompressor (13) zur Verdichtung des Wärmeträgers,
- einen ersten Wärmetauscher (19), welcher stromabwärts des Kompressors (13) angeordnet ist,
- eine erste Expansionsstufe (15) und eine zweite Expansionsstufe (17) zur
Entspannung des Wärmeträgers oder Teilen davon, welche stromabwärts des ersten Wärmetauschers (19) angeordnet sind,
- einen zweiten Wärmetauscher (21), welcher stromabwärts der zweiten
Expansionsstufe (17) und stromaufwärts des Kompressors (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Wärmepumpe (11) eine Vorrichtung (23) aufweist, welche dem Wärmeträger oder einem Teil davon Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zuführen kann, wobei die Vorrichtung (23) zu diesem Zweck mit einer Quelle von Abwärme (55, 57) in Verbindung steht und
- die Vorrichtung (23) stromabwärts des ersten Wärmetauschers (19) und stromaufwärts des zweiten Wärmetauschers (19) angeordnet ist.
2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vorrichtung (23) um einen Behälter zur Aufnahme des Wärmeträgers handelt, welcher einen Wärmetauscher (25,27) aufweist, wobei der Wärmetauscher (25,27) mit der Quelle von Abwärme (55,57) ausserhalb des Kreislaufs verbunden ist und in Kontakt mit dem Wärmeträger im Innern des Behälters (23) steht.
3. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (55,57) Wärme in einem Temperaturbereich zwischen minus 20°C und plus 50°C liefert.
4. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (55,57) Wärme in einem Temperaturbereich zwischen 10°C und 25°C liefert.
5. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Quellen (55,57) vorgesehen sind, die Wärme in
unterschiedlichen Temperaturbereichen liefern.
6. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe bei welchem ein Wärmeträger in einem Kreislauf geführt wird, wobei
a) der Wärmeträger verdichtet wird, bis ein erster Druck erreicht ist,
b) dem Wärmeträger danach Wärme von ausserhalb des Kreislaufs entzogen wird, c) ein erster Teil des Wärmeträgers von dem ersten Druck bis auf einen dritten Druck entspannt wird,
d) dem ersten Teil des Wärmeträgers danach beim dritten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird,
e) ein zweiter Teil des Wärmeträgers von dem ersten Druck bis auf einen zweiten Druck entspannt wird, wobei der zweite Druck höher ist als der dritte Druck,
dadurch gekennzeichnet,
f) dass dem zweiten Teil des Wärmeträgers beim zweiten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird, wobei es sich bei der Wärme um
Abwärme aus einem Prozess ausserhalb des Kreislaufs handelt und
g) dass der zweite Teil und der erste Teil danach vereinigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Zuführung von Wärme zum ersten Teil des Wärmeträgers gemäss Schritt d) durch Kontakt des ersten Teils des Wärmeträgers mit einer ersten
Oberfläche erfolgt,
- dass die Zuführung von Wärme zum zweiten Teil des Wärmeträgers gemäss Schritt f) durch Kontakt des zweiten Teils des Wärmeträgers mit einer zweiten Oberfläche erfolgt, - dass die zweite Oberfläche eine höhere Temperatur aufweist als die erste
Oberfläche, wodurch ein Druckunterschied hergestellt wird, und
- dass der Druck des Wärmeträgers an der ersten Oberfläche um mindestens 0,1 bar, vorzugsweise mindestens 0,4 bar und besonders bevorzugt mindestens 0,8 bar geringer ist, als an der zweiten Oberfläche.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet dass die Zuführung der Wärme im Schritt f) durch Kontakt des Wärmeträgers mit einer Oberfläche erfolgt, welche eine Temperarur aufweist, die zwischen minus 20 °C und plus 50 °C liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine Temperatur aufweist, die zwischen 10 °C und 25 °C liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
- dass der erste Teil des Wärmeträgers gemeinsam mit dem zweiten Teil des Wärmeträgers vom ersten Druck bis auf den zweiten Druck entspannt wird, und
- dass danach dem ersten Teil des Wärmeträgers und dem zweiten Teil des Wärmeträgers gemeinsam beim zweiten Druck Wärme von ausserhalb des Kreislaufs zugeführt wird, und
- dass der Wärmeträger danach in den ersten und den zweiten Teil getrennt wird und der erste Teil des Wärmeträgers von dem zweiten Druck bis auf den dritten Druck entspannt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP11764460.9A EP2622289A1 (de) | 2010-09-29 | 2011-09-28 | Wärmepumpe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH01586/10A CH703290A1 (de) | 2010-09-29 | 2010-09-29 | Wärmepumpe. |
CH1586/10 | 2010-09-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2012040864A1 true WO2012040864A1 (de) | 2012-04-05 |
Family
ID=43500182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/CH2011/000228 WO2012040864A1 (de) | 2010-09-29 | 2011-09-28 | Wärmepumpe |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2622289A1 (de) |
CH (1) | CH703290A1 (de) |
WO (1) | WO2012040864A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210396432A1 (en) * | 2018-11-27 | 2021-12-23 | Eree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Air-conditioning system with mixed working medium |
US11231209B2 (en) * | 2016-05-16 | 2022-01-25 | Epta S.P.A. | Refrigeration plant with multiple evaporation levels and method of managing such a plant |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITPD20130004A1 (it) * | 2013-01-15 | 2014-07-16 | Epta Spa | Impianto frigorifero con eiettore |
US9353980B2 (en) * | 2013-05-02 | 2016-05-31 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Climate-control system having multiple compressors |
FR3008031B1 (fr) * | 2013-07-08 | 2016-12-30 | Valeo Systemes Thermiques | Systeme de conditionnement thermique pour vehicule automobile, installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation correspondante et procede de pilotage correspondant |
CN103954061B (zh) * | 2014-04-11 | 2016-04-06 | 西安交通大学 | 一种喷射器过冷增效的单级蒸气压缩式循环*** |
DE102015112439A1 (de) | 2015-07-29 | 2017-02-02 | Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh | Kälteanlage |
US11585608B2 (en) | 2018-02-05 | 2023-02-21 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Climate-control system having thermal storage tank |
US11149971B2 (en) | 2018-02-23 | 2021-10-19 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Climate-control system with thermal storage device |
WO2019222394A1 (en) | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Climate-control system with ground loop |
US11346583B2 (en) | 2018-06-27 | 2022-05-31 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Climate-control system having vapor-injection compressors |
CN108759157B (zh) * | 2018-07-20 | 2023-10-24 | 天津商业大学 | 一次节流双级压缩热泵*** |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60126546A (ja) | 1983-12-14 | 1985-07-06 | 株式会社荏原製作所 | ヒ−トポンプ |
JPS60226668A (ja) | 1984-04-24 | 1985-11-11 | 株式会社荏原製作所 | ヒ−トポンプ |
JPH04366369A (ja) * | 1991-06-13 | 1992-12-18 | Daikin Ind Ltd | 空気調和装置 |
JP2000283583A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-13 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | ヒートポンプ |
JP2005147456A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Daikin Ind Ltd | 空気調和装置 |
US20050132729A1 (en) | 2003-12-23 | 2005-06-23 | Manole Dan M. | Transcritical vapor compression system and method of operating including refrigerant storage tank and non-variable expansion device |
EP1647783A2 (de) * | 2004-10-18 | 2006-04-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Klima-/Kühlanlage |
WO2006091190A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Carrier Corporation | Refrigeration circuit with improved liquid/vapour receiver |
WO2008105868A2 (en) | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Carrier Corporation | Economized refrigerant system utilizing expander with intermediate pressure port |
EP2075519A2 (de) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | LG Electronics Inc. | Klimaanlagensystem |
-
2010
- 2010-09-29 CH CH01586/10A patent/CH703290A1/de not_active Application Discontinuation
-
2011
- 2011-09-28 EP EP11764460.9A patent/EP2622289A1/de not_active Withdrawn
- 2011-09-28 WO PCT/CH2011/000228 patent/WO2012040864A1/de active Application Filing
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60126546A (ja) | 1983-12-14 | 1985-07-06 | 株式会社荏原製作所 | ヒ−トポンプ |
JPS60226668A (ja) | 1984-04-24 | 1985-11-11 | 株式会社荏原製作所 | ヒ−トポンプ |
JPH04366369A (ja) * | 1991-06-13 | 1992-12-18 | Daikin Ind Ltd | 空気調和装置 |
JP2000283583A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-13 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | ヒートポンプ |
JP2005147456A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Daikin Ind Ltd | 空気調和装置 |
US20050132729A1 (en) | 2003-12-23 | 2005-06-23 | Manole Dan M. | Transcritical vapor compression system and method of operating including refrigerant storage tank and non-variable expansion device |
EP1647783A2 (de) * | 2004-10-18 | 2006-04-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Klima-/Kühlanlage |
WO2006091190A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Carrier Corporation | Refrigeration circuit with improved liquid/vapour receiver |
WO2008105868A2 (en) | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Carrier Corporation | Economized refrigerant system utilizing expander with intermediate pressure port |
EP2075519A2 (de) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | LG Electronics Inc. | Klimaanlagensystem |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11231209B2 (en) * | 2016-05-16 | 2022-01-25 | Epta S.P.A. | Refrigeration plant with multiple evaporation levels and method of managing such a plant |
US20210396432A1 (en) * | 2018-11-27 | 2021-12-23 | Eree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Air-conditioning system with mixed working medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2622289A1 (de) | 2013-08-07 |
CH703290A1 (de) | 2011-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2622289A1 (de) | Wärmepumpe | |
EP2748434B1 (de) | Anlage zur speicherung thermischer energie | |
DE68926220T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Dampfkrafterzeugung | |
EP2698505A1 (de) | Verfahren zum Laden und Entladen eines Wärmespeichers und Anlage zur Speicherung und Abgabe von thermischer Energie, geeignet für dieses Verfahren | |
EP2889479B1 (de) | Geothermiekraftwerksanlage, Verfahren zum Betrieb einer Geothermiekraftwerksanlage und Verfahren zum Erhöhen der Effizienz einer Geothermiekraftwerksanlage | |
EP2574739A1 (de) | Anlage zur Speicherung thermischer Energie und Verfahren zu deren Betrieb | |
DE102013009351B3 (de) | Anlage und Verfahren zur Rückgewinnung von Energie aus Wärme in einem thermodynamischen Kreisprozess | |
EP3139108B1 (de) | Speichervorrichtung und verfahren zum vorübergehenden speichern von elektrischer energie in wärmeenergie | |
EP3230571B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum vorübergehenden speichern von gas und wärme | |
EP3099985B1 (de) | Kälteanlage | |
EP1759116A1 (de) | Wärmekraftmaschine | |
WO2013156284A1 (de) | Anlage zur speicherung und abgabe von thermischer energie mit einem wärmespeicher und einem kältespeicher und verfahren zu deren betrieb | |
DE69514936T2 (de) | Kühlsystem und verfahren | |
DE1501101C3 (de) | Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte und/oder zum Verflüssigen von Gasen | |
DE102011012644A1 (de) | Kälteanlage | |
DE102020131706A1 (de) | System und Verfahren zur Speicherung und Abgabe von elektrischer Energie mit deren Speicherung als Wärmeenergie | |
EP2574738A1 (de) | Anlage zur Speicherung thermischer Energie | |
EP3232023A1 (de) | Verfahren und anlage zur energieumwandlung von druckenergie in elektrische energie | |
EP3559564B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von prozesskälte und prozessdampf | |
WO2018029371A1 (de) | Wärmeübertrager zur verwendung in einem warmteil eines flüssigluftenergiespeicherkraftwerks, warmteil und verfahren zum betrieb eines solchen wärmeübertragers in einem solchen warmteil | |
AT511823B1 (de) | Verfahren und einrichtung zur erzeugung von kälte und/oder nutzwärme sowie mechanischer bzw. elektrischer energie mittels eines absorptionskreislaufes | |
EP3293475A1 (de) | Verfahren und methode zur speicherung und rückgewinnung von energie | |
DE102011116338A1 (de) | Solarthermisches Kraftwerk sowie Verfahren zum Betreiben eines solarthermischen Kraftwerks | |
AT506812B1 (de) | Wärmepumpenanlage, insbesondere sole-erdwärmepumpenanlage | |
DE102021102803B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von Niedertemperaturwärme in technisch nutzbare Energie |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11764460 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2011764460 Country of ref document: EP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2011764460 Country of ref document: EP |