CH221241A - Anlage zum Heizen eines Wärmeträgers. - Google Patents

Description

  Anlage zum Heizen eines Wärmeträgers.    Es ist schon vorgeschlagen worden, zum  Heizen eines beispielsweise zum Erwärmen  von Räumen dienenden Wärmeträgers die  von einer Wärmepumpe geförderte Wärme  zu benutzen. In einem solchen Falle lässt sich  die in natürlichen Wärmequellen, wie     Fluss-          läufen,    Grundwasserströmen, Thermalquellen  und dergleichen enthaltene Wärme zum Hei  zen von     Wohnungen,    Geschäftsräumen, Er  zeugen von Warmwasser und dergleichen  verwenden.  



  Die Wirtschaftlichkeit derartiger An  lagen hängt jedoch in hohem Masse von den  Kosten ab, die für den Antrieb der Wärme  pumpe aufzuwenden sind. Zweck vorliegen  der Erfindung ist nun, den Betrieb in sol  chen Fällen zu verbilligen, wo die Wärme  pumpe mindestens zeitweise von einer       Wärmekraftmaschine    angetrieben wird.

   Zu  diesem Behufe ist gemäss vorliegender Er  findung in eine     Abflussleitung    für die       Wärmekraftmaschine    verlassendes Arbeits  mittel eine     Wärmeaustauschvorrichtung    ein-    geschaltet, zum Zwecke, mindestens einen  Teil der in diesem Arbeitsmittel enthaltenen  Wärme an den bereits     in    einer untern Stufe  mittels der von der Wärmepumpe geförder  ten Wärme vorgewärmten Wärmeträger ab  geben zu können.

   Im weiteren Bestreben, die  Wirtschaftlichkeit von Anlagen der hier in  Betracht kommenden Art zu verbessern,  kann zweckmässig noch ein mittels hydrauli  scher     Überschussenergie    aufgeladener Wärme  speicher die von der Antriebsmaschine der  Wärmepumpe     benötigte    Energie liefern. Es  bietet sich auf diese Weise die Möglichkeit,  in wirtschaftlicher Weise im Sommer verfüg  bare elektrische Abfallenergie im Winter zu  Heizzwecken verwenden zu können.

      Auf der     beiliegenden    Zeichnung sind  zwei beispielsweise Ausführungsformen von  Anlagen nach der Erfindung in vereinfach  ter Darstellungsweise veranschaulicht, und  zwar zeigt:       Fig.    1 eine Anlage, bei welcher die      Wärmepumpe ihren Antrieb nur von einer       Wärmekraftmaschine    erhält, und       Fig.    2 eine Anlage, in welcher für den  Antrieb der Wärmepumpe noch eine zusätz  liche     Hilfsantriebmaschine    vorgesehen ist.  



  In     Fig.    1 bezeichnet 1 eine Leitung eines  geschlossenen Kreislaufes, in welchem ein zu  heizender Wärmeträger, vorzugsweise Was  ser, umgewälzt wird. An diesen Kreislauf  können in nicht. gezeigter Weise zum Bei  spiel     Warmwasserheizkörper    von Gebäuden  angeschlossen sein. Das     Aufheizen    des die  Leitung 1 durchströmenden     Wärmeträgers     erfolgt vornehmlich in zwei Stufen, nämlich  in einer untern Stufe 2 und einer obern Stufe  3. In der Stufe 2 wird dem Wärmeträger  die Wärme abgegeben, welche eine Wärme  pumpe 4 auf ein höheres Niveau hebt. Diese  Wärme wird in einem Verdampfer 5 einer  natürlichen     Wärmequelle,    z.

   B. einer durch  eine Leitung 6 fliessenden Grundwasser  menge, entzogen. 7 bezeichnet einen weiteren       Wärmeaustauscher    für das Arbeitsmittel, das  den geschlossenen Kreislauf der Wä,rme  pumpengruppe durchläuft; in diesem     Wä.rme-          austauscher    7 gibt das erwähnte Arbeitsmit  tel auch noch Wärme an den die Leitung 1  durchströmenden Wärmeträger ab. Die  Wärmepumpe 4 erhält ihren Antrieb von  einer     Wärmekraftmaschine    B. Das Treibmit  tel dieser Maschine 8 durchläuft einen ge  schlossenen Kreislauf, der einmal ein in  einem Wärmespeicher 9 untergebrachtes Röh  rensystem 10 und ferner Verbindungsleitun  gen 11 und 12 aufweist.

   Der Umlauf des  Treibmittels ist dabei so geregelt, dass dieses  hinsichtlich Temperatur und Druck in dem  für den Betrieb der Maschine 8 erforder  lichen Zustand aus dem Röhrensystem 10  austritt. In die Leitung 12 ist die weiter  oben     erwähnte,    obere Heizstufe 3 für den  Wärmeträger eingeschaltet; in dieser Stufe  gibt das aus der     Wärinekraftmaschine    8 aus  strömende Treibmittel mindestens einen Teil  seiner Abwärme an den die Leitung 1 durch  strömenden, aufzuheizenden Wärmeträger ab.  



  Als Treibmittel für die Antriebsmaschine  8 der Wärmepumpe 4 kann Wasserdampf,    ein Gas und dergleichen zur     Verwendung     kommen. Diese Maschine kann daher als  Dampfturbine,     holbendampfinaschine,    Gas  turbine, Dieselmaschine und dergleichen aus  gebildet sein.  



  Zum Aufladen des Wärmespeichers 9  wird am     zweckmässigsten    im Sommer verfüg  bare, durch Ausnutzung von Wasserkräften  erzeugte elektrische     Abfallenergie        verwendet.     In diesem Falle sind dann im Wärmespei  cher 9 noch zu dessen Aufladen dienende  elektrische     Leitungen    91 unterzubringen. Als  Material zum Ausfüllen des Speichers 9 kön  nen vor allem billige,     feste    Stoffe in Be  tracht kommen, wie Sand. Gesteine oder  Erdreich, nicht     abbauwUirdige    Eisenerze. Ab  falleisen und dergleichen.

   Der Vorzug wird       ininier    einem Material zu gehen sein, das bei  kleinstem Volumen eine grosse     Wärmemenge     speichern kann und im Preise möglichst lief  steht. Je höher die Temperatur im Wärme  speicher 9 getrieben werden kann, um so  höher wird das Wärmegefälle gewählt wer  den können, das für die     Antriebsmaschine    8  der     MTärmepumpe    4 zur Verfügung steht.  und um so mehr Energie wird sich auch in  demselben aufspeichern lassen.  



  Als beispielsweise Richtlinien sei     ange-          führt,    dass der Wärmeträger in der untern  Stufe 2 in der     Cbergangszeit    um etwa.<B>10'</B> C,  also bei einer     Rücklauftemperatur    des  Wärmeträgers von zum Beispiel 28 auf  <B>38'></B> C, und in der obern Stufe 3 um etwa  7 " C. also auf 45 " C erwärmt  -erden kann.  bei strenger Kälte dagegen in der untern  Stufe ? bei 30   C     Riicklauftemperatur    um       ?3    " C, und in der     obern    Stufe 3 um etwa  22          C, so dass im     zweiten    Falle die Tem  peratur des Wärmeträgers beim Verlassen  der zweiten Stufe 3 etwa 75 " C betragen  kann.

    



  Unter     Umständen    kann ein Teil der von  der     Wärmekraftmaschine    8 erzeugten Ener  gie zum Antreiben eines Generators verwen  det werden, wobei der     Generatorstrom    an ein  Netz abgegeben werden kann. Ferner kann  das im Wärmespeicher vorzusehende Röh  rensystem, in welchem das Treibmittel der           Wärmekraftmaschine    zu erhitzen ist, gleich  zeitig den elektrischen Widerstand für den  Strom bilden, der zum Aufladen des Spei  chers mit Energie dient. Anstatt dass man  den Abdampf der Antriebsmaschine der  Wärmepumpe Wärme an den vorgewärmten  Wärmeträger abgeben lässt, kann man auch  Entnahmedampf der Antriebsmaschine zum  weiteren Aufheizen jenes Wärmeträgers ver  wenden.  



  Die in     Fig.    2 gezeigte Anlage unterschei  det sich von der     in        Fig.    1 gezeigten ledig  lich dadurch, dass der Wärmepumpe 13 ausser  der     Wärmekraftmaschine    14 noch eine     Hilfs-          antriebsmaschine    15 zugeordnet ist. Zwischen  der     Wärmepumpe    13 und den Maschinen 14,  15 ist je eine     ausrückbare    Kupplung 16       bezw.    17 vorgesehen, so dass sich die Wärme  pumpe 13 auch unabhängig von der Wärme  kraftma.schine 14 betätigen lässt.

   In letzterem  Falle findet eine Aufwärmung des durch die  Leitung 18 zuströmenden Wärmeträgers nur  in der Stufe 19 statt, was in Übergangszeiten  durchaus genügen kann, so dass die im Spei  cher 20 aufgespeicherte Energie ausschliess  lich für Zeiten aufgespart werden kann, wo  keine billige Energie mehr zur Verfügung  steht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anlage zum Heizen eines Wärmeträgers, welche eine mindestens zeitweise von einer Wärmekraftmaschine angetriebene Wärme pumpe aufweist, gekennzeichnet durch eine in eine Abflussleitung für die Wärmekraft maschine verlassendes Arbeitsmittel einge schaltete Wärmeaustauschvorrichtung, zum Zwecke, mindestens einen Teil der in diesem Arbeitsmittel enthaltenen Wärme an den be reits in einer untern Stufe mittels der von der Wärmepumpe geförderten Wärme vor gewärmten Wärmeträger abgeben zu können. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmespeicher die von der Antriebsmaschine der Wärmepumpe benötigte Energie liefert. 2. Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher mittels hydraulischer Überschussenergie aufgeladen wird. 3. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wärmespeicher mit festen Stoffen gefüllt ist und in denselben für das Aufladen elektrische Leitungen und für das Entladen ein Röhrensystem eingebaut sind, wobei letzteres einen Teil eines geschlossenen Kreislaufes für das Arbeitsmittel der An triebsmaschine der Wärmepumpe bildet. 4.

   Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wärmespeicher mit festen Stoffen gefüllt ist und in denselben ein Röh rensystem eingebaut ist, das sowohl den elek trischen Widerstand für den Strom bildet, mit dem der Speicher aufzuladen ist, als auch einen Teil des geschlossenen Kreislau fes, den das Arbeitsmittel der Antriebs maschine der Wärmepumpe durchläuft, bil det. 5. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, in welcher eine Dampfkraftmaschine die Wärmepumpe an treibt, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens ein Teil des Abdampfes den Wärme träger in der obern Stufe aufheizt. 6.

   Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, in welcher eine Dampfkraftmaschine die Wärmepumpe an treibt, dadurch gekennzeichnet, dass Ent nahmedampf der Dampfkraftmaschine den Wärmeträger in der obern Stufe aufheizt. 7. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, in welcher eine Treibgaskraftmaschine die Wärmepumpe an treibt, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens ein Teil der Abgase der Treibga.skraft- maschine das Aufheizen des Wärmeträgers in der obern Stufe bewirkt. B.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wärmepumpe antreibende Wärmekraftmaschine auch Ener gie für den Antrieb eines Stromerzeugers liefert. 9. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Wärmepumpe die von ihr auf ein höheres Niveau geförderte Wärme dem Grundwasser entzieht. 1(). Anlage nach Patentanspruch, dadureli gekennzeichnet,

   dass der Wärmepumpe noch eine Hilfsantriehsmaschine zugeordnet ist, so dass sie sich unabhängig von der Wärine- hraftmaschine betätigen hisst.