DE3146902A1 - Heizanlage - Google Patents

Heizanlage

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DE3146902A1
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DE
Germany
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heat
evaporator
adsorber
adsorbate
melt
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DE19813146902
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Gerald Dr. East Challow Wantage Oxfordshire Moss
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ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/006Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the sorption type system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/003Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using thermochemical reactions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Heizanlage und insbesondere eine Adsorptionswärmepumpe, die in Verbindung mit einem Schmelzwärmespeicher verwendbar ist.
Es sind bereits verschiedene Anlagen mit Sonnenstrahlungskollektoren- und Dampfverdichtungs-Wärmepumpen bekannt, die jedoch alle den Nachteil aufweisen, daß ihre Motor/ Kompressorgruppen verhältnismäßig teuer sind. Im Prinzip pumpt eine Adsorptionswärmepumpe mit einer Mischung aus Methanol'und LiBr, ZnBr Salzen Wärme von -50C auf +6O0C mit einem Wirkungsgrad (COP) im Bereich von 1,5. Wenn eine derartige Wärmepumpe einen geeigneten +60 C Speicher ·
aufweisen würde, könnte sie außerhalb der elektrischen
Spitzenlastzeiten betrieben werden und könnte den Boiler in vorhandenen Heißwasser-Zentralheizungsanlagen ersetzen. Methanol ist jedoch toxisch, entflammbar und unterliegt der Dehydration durch die obigen Salze.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfachere
Adsorptionswärmepumpe zu schaffen, die verhältnismäßig
billig ist, die für den Hausgebrauch keine toxischen
Stoffe erfordert und die mit einem Wirkungsgrad von
etwa 1,74 außerhalb von Spitzenlastzeiten betreibbar
ist.
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Gemäß Erfindung weist die Heizanlage hierzu ein Verdampfergehäuse, ein Adsorbat und einen Wärmeaustauscher auf. Ein Adsorber schließt ein Adsorbat ein und steht mit dem Verdampfer in Verbindung; ein Schmelzwärmespeicher ist an den Adsorber und den Verdampfer angeschlossen. Es sind
Einrichtungen für die Zufuhr von Wärme zum Adsorptionsmittel im Adsorber, Einrichtungen zum Gewinnen von Wärme aus dem Adsorber und Einrichtungen zum Gewinnen von Wärme aus dem Schmelzwärmespeicher vorhanden. Ferner sind Einrichtun-"Ό gen vorgesehen, um den in dem Verdampfer untergebrachten Wärmeaustauscher mit Flüssigkeit zu befeuchten und es sind Einrichtungen vorhanden, um die Kondensation von von dem Absorber zum Schmelzwärmespeicher gelangendem Dampf zu
unterstützen.
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Der Verdampfer schließt einen Wärmeaustauscher ein. Dieser Wärmeaustauscher ist vorzugsweise ein Wärmeaustauscher mit großer Oberfläche, beispielsweise ein luftgekühlter Wärmeaustauscher oder ein Wärmeaustauscher, in dem Flüssig- ^ keit zirkuliert. Im letzteren Fall wird die erwärmte Flüssigkeit beispielsweise von einem Sonnenstrahlungskollektor erhalten.
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Der Sonnenstrahlenkollekton kann verschiedene Formen haben und ist beispielsweise ein einfacher, unverglaster Empfänger, durch den eine Ethylenglykollösung zirkuliert. Üblicherweise ist die Temperatur des Fluids, beispielsweise von Wasser oder Ethylenglykollösung, die Wärme aus dem Sonnenstrahlungskollektor herauszieht, verhältnismäßig gering, z.B. zwischen -5° bis +150C.
Vorzugsweise wird die Sonnenenergie zu einem Tieftemperatur-Wärmespeicher geliefert, ehe sie zu dem im Verdampfer untergebrachten Adsorbat, beispielsweise durch Wärmeaustausch, übertragen wird. Ein geeigneter Tieftemperatur-Wärmespeicher ist in der parallelen GB- Patentanmeldung 8038284 beschrieben, die einen Wärmespeicher mit *·° einem Tank beansprucht und beschreibt, der eine Flüssigkeit mit einem tieferen Gefrierpunkt als O0C aufweist, in der mindestens ein flüssigkeitsdichter und wärmeleitender Behälter untergetaucht ist, der eine Anzahl verschiedener Substanzen einschließt, die jeweils Gefrierpunkte zwischen -5 C und +18 C und eine latente Schmelzwärme von mehr als 125 kJ/kg haben und wobei ein Sonnenstrahlungskollektor derart mit dem Tank verbunden ist, daß von dem Kollektor erhaltene Wärme an die Flüssigkeit in dem Tank übertragen werden kann und wobei Einrichtungen zum Herausziehen der
Wärme aus der Flüssigkeit vorgesehen sind.
In jedem Fall ist es erwünscht, Wärme aus dem Wärmeaustauscher, der in dem Verdampfer untergebracht ist, bei so tiefen Temperaturen wie -8 C aufzunehmen. Es ist . . daher erwünscht, daß das Adsorbat in dem Verdampfer sowie an anderer Stelle eine Flüssigkeit mit einem verhältnismäßig tiefen Gefrierpunkt ist. Geeignete Flüssigkeiten umfassen eine Lösung aus Wasser und einem geeigneten Antigefriermittel mit niederem Dampfdruck, beispielsweise Calciumchlorid oder Ethylenglycol.
Mit dem Verdampfer steht beispielsweise über eine mit einem Ventil versehene Leitung ein Adsorber in Verbindung, der ein Absorbens einschließt. Es sind ferner Einrichtungen vorhanden, um Wärme dem Adsorbens im Adsorber zuzufüh-" ren, nämlich beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung, die z.B. bei geringer Belastung des elektrischen Netzes, jedenfalls außerhalb der Spitzenlastzeiten gespeist wird.
Der Adsorber soll bei sehr geringen Dampfdrücken wieder aufladbar sein und daher ist das bevorzugte Adsorbens/ Adsorbat System 5A-Zeolithmolelularsieb/Wasser oder insbesondere Y-Zeolithmolekularsieb/Wasser. Es wäre jedoch möglich, ein aktiviertes Holzkohlen/Wasserstoff-■■ joditsystem oder andere Zeolithmolekularsiebe mit Wasser,
beispielsweise Y-Zeolithmolekularsiebe, zu verwenden.
Es ist eine Einrichtung zum Herausziehen von Wärme aus dem Adsorber vorgesehen und diese ist vorzugsweise ein Wärmeaustauscher. Daher ist beispielsweise ein Rohrleitungssystem, in dem Adsorbat, beispielsweise Wasser, zirkuliert und mit dem Schmelzwärmespeicher in Verbindung steht, mit einem Windungen aufweisenden Abschnitt versehen, der von dem Adsorbens umgeben ist, das in dem Ad-
-IO sorber untergebracht ist. Dieses Rohrleitungssystem enthält vorzugsweise eine Umwälzpumpe. Eine bevorzugte Form für einen Wärmeaustauscher ist in der parallelen britischen Patentanmeldung 80366901 beschrieben. Dieser Wärmeaustauscher weist ein Gerüst zum Abstützen eines zusammenhängenden Rohrleitungssystems, durch das Flüssigkeit strömen kann, sowie Leitungen mit durchlässigen Wänden auf, die im Abstand und nahe zu dem Rohrleitungssystem liegen, wobei das Gerüst und das Rohrleitungssystem aus wärmeleitfähigem Material bestehen. Es ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, die Feststoffe benachbart zu den Leitungen, jedoch außerhalb von diesen unterbringen kann.
Mit dem Adsorber steht ein Schmelzwärmespeicher in Verbindung, beispielsweise durch eine mit Ventilen versehene * Leitung. Dieser Wärmespeicher umfaßt einen Behälter,
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ir. dem sich ein oder mehrere flüssigkeitsdichte, wärmeleitende Behälter befinden, beispielsweise Kunststoffoder Elastomertaschen, von denen jede eine Substanz mit hoher - Schmelzwärme enthält, d.h. über 150 Joules/g. Diese Behälter bestehen vorzugsweise aus flexiblem Material, um der Expansion und Kontraktion der darin untergebrachten Substanz standzuhalten. Für diesen Zweck muß diese Substanz bei einer Temperatur von zwischen 40 C und 800C schmelzen. Eine besonders bevorzugte Sub- " stanz ist Stearinsäure, die bei 64 C schmilzt und eine latente Wärme von 199 Joules/g besitzt. Andere geeignete Substanzen sind Trichloressigsäure (Schmelzpunkt 57,5 C, latente Wärme 360 J/g), Tritriakontan (COOH_O) (Schmelzpunkt 71,10C, latente Wärme 226 J/g) und Palmitinsäure (Schmelzpunkt 61,80C, Schmelzwärme 166 J/g). Wenn sich das System in Betrieb befindet, dann ist auch Adsorbat in diesem die Behälter umgebenden Wärmespeicher.
Es ist eine Einrichtung zum Gewinnen von Wärme aus dem ^u Schmelzwärmespeicher vorgesehen. Dies kann durch Wärmeaustausch erfolgen, wobei ein Rohrleitungssystem, in dem Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zirkuliert, sich in Wärmeaustauschbeziehung mit der Flüssigkeit, d.h. dem Adsorbat in dem Schmelzwärmespeicher befindet. Wenn das ^ Adsorbat jedoch Wasser aufweist, dann ist die zweck-
mäßigste Einrichtung zum Gewinnen von Wärme die Zirkulation des Adsorbats in dem Schmelzwärmespeicher durch ein Rohrleitungssystem, das die Wärme zum Verbraucher oder zu dem Wärmeaustauscher in dem den Verbraucher aufweisenden Kreis liefert.
Es" ist 'eine Einrichtung zum Befeuchten des in dem Verdampfer untergebrachten Wärmeaustauschers mit Wasser vorgesehen. Diese Einrichtung ist vorzugsweise ein Sprinkler, der in dem Verdampfer oberhalb des Wärmeaustauschers angeordnet ist. Die Flüssigkeit, die ein Adsorbat ist, wird vorzugsweise vom Boden des Verdampfers aufgenommen und durch eine Umwälzpumpe zum Sprinkler zurückgeleitet. Eine andere Einrichtung zum Befeuchten des Wärmeaustauschers umfaßt die Verwendung von Wasserabsorbensüberzügen, welche das verdampfte Wasser durch Kapillarwirkung verdrängen.
Es ist ferner eine Einrichtung zur Unterstützung der
Kondensation von Dampf vorgesehen, der aus dem Adsorber zum Schmelzwärmespeicher gelangt, und zwar vorzugsweise zu dessen oberem Bereich. Dies ist zweckmäßigerweise ein Zirkulationssystem mit einer Umwälzpumpe und einem Sprinkler, wobei Flüssigkeit vom Boden des Schmelzwärme-
Speichers zum Oberteil des Schmelzwärmespeichers zurück-
zirkuliert wird, wo sie durch den Sprinkler austritt. Der Sprinkler ist an der Oberseite des Schmelzwärmespeichers in der Nähe der Stelle angeordnet, an der Dampf aus dem Adsorber bevorzugt in den Schmelzwärmespeicher eintreten soll. Vorzugsweise sind zwei Ventile in diesem Rezirkulationssystem vorgesehen, so daß kondensiertes Adsorbat zu dem Sprinkler in gesteuerten Mengen zuführbar ist und ein Wärmeaustauscher ist für die Zufuhr von Wärme zu dem Verbraucher konstruiert, d.h. als Einrichtung zum Gewinnen von Wärme aus dem Schmelzwärmespeicher. Dabei braucht nicht alle erzeugte Wärme in dem Schmelzwärmespeicher gespeichert zu werden, sondern es kann ein Teil verwendet werden, um beispielsweise für den Haushalt Heißwasser zur Verfügung zu stellen.
Es sind ferner vorzugsweise Einrichtungen zum Übertragen von Flüssigkeiten von dem Schmelzwärmespeicher zu dem Verdampfer vorgesehen. Hierzu gehören vorzugsweise eine mit Ventilen versehene Leitung, welche den Schmelzwärme-
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speicher mit dem Verdampfer verbindet.
Die Anlage arbeitet folgendermaßen:
Die Anlage nimmt Wärme von einer externen Quelle über
den Wärmeaustauscher in dem Verdampfer auf. Diese kann ein Sonnenstrahlungskollektor oder ein von Luft umspül-
ter Wärmeaustauscher sein. Die zugeführte Wärme bewirkt eine Verdampfung des Adsorbats aus dem Verdampfer und dieser Dampf gelangt in den Adsorber, in dem er adsorbiert wird, wobei die Adsorbtionswärme zum Schmelzwärmespeicher
und daraufhin zum Verbraucher übertragen wird* Diese Wärmeübertragung wird durch Verwendung der Einrichtung zum Gewinnen von Wärme aus dem Adsorber erreicht. Adsorbat, beispielsweise Wasser, wird durch den Wärmeaustauscher in den Adsorber gefördert und heißes Adsorbat
wird zu dem Schmelzwärmespeicher geliefert, wo. es die Substanz mit verhältnismäßig hoher Schmelzwärme schmilzt, beispielsweise Stearinsäure, die in Behältern, z.B. Kunststofftaschen, untergebracht ist. Ein Teil des heißen Adsorbats kann durch das Leitungssystem umlaufen gelassen
·
werden, welches die Wärme an den Verbraucher liefert.
Wenn der Adsorber vollständig mit dem Adsorbat beladen ist, kann er entladen werden. Dies wird dadurch erreicht, indem Wärme dem Adsorbens zugeführt wird, beispielsweise
durch eine Widerstandsheizung, die z.B. mit Nachtstrom betrieben wird, also zu Zeiten, in denen kein Spitzenlastbetrieb herrscht. Der desorbierte Adsorbatdampf gelangt anschließend zu dem Schmelzwärmespeicher, in dem er seine latente Kondensationswärme abgibt und dabei die Substanz
von relativ hoher Schmelzwärme schmilzt, die in den
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flüssigkeitsdichten Behältern in dem Wärmespeicher untergebracht ist.
Beim Abschluß des Entladungsprozesses (wenn keine Wärme mehr zugeführt wird), ist die Temperatur des Adsorbens hoch und kann auf eine tiefere Temperatur zurückgedrückt werden, indem Adsorbat aus dem Schmelzwärmespeicher durch den zu dem Adsorber gehörenden Wärmeaustauscher intermittierend umgewälzt wird. Dieser Vorgang wird durch den
"Ό Dampfdruck in dem Schmelzwärmespeicher gesteuert und die überschüssige Eigenwärme wird auf diese Weise zu dem Wärmespeicher übertragen. Wenn die gewünschte tiefere Temperatur erreicht ist, kann das Adsorbat, das zu dem Schmelzwärmespeicher von dem Adsorber während des Entlade-Vorganges (der Desorption), zu dem Verdampfer durch Öffnen des Ventils in der mit Ventilen versehenen Leitung übertragen werden, welche den Schmelzwärmespeicher mit dem Verdampfer verbindet. Dieses Ventil sollte geschlossen sein, wenn der Dampfdruck des Adsorbats im Schmelz-
■ wärmespeicher unter den Sättigungsdampfdruck des Adsorbats bei der gewünschten tieferen Temperatur fällt. Wärme kann von dem Wärmespeicher erhalten werden, inaem die darin enthaltene Flüssigkeit, d.h. das Adsorbat, durch das Rohrleitungssystem umgewälzt wird, welches die Wärme
^ zu dem Verbraucher liefert. Während sich die Temperatur in
dem Wärmespeicher abkühlt, kondensiert die geschmolzene Substanz, beispielsweise Stearinsäure, in den Behältern und gibt ihre Kondensationswärme an das Adsorbat ab, das
in dem Schmelzwärmespeicher untergebracht ist. 5
Die zwei Schritte des Adsorbatsverdampfens aus dem Verdampfer und des Adsorbatsentfernens aus dem Adsorbens lassen sich natürlich auch umgekehren.
In der Praxis wenden diese Schritte jedoch beliebig oft wiederholt, und zwar so lange, wie Wärme zu dem Verbraucher geliefert werden muß.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Heizanlage wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert:
Der Verdampfer 10 enthält Wasser mit einem Calciumchlorid-Antigefriermittel 15 als Adsorbat. Wärme wird dem Wasser 15 von den Windungen eines Wärmeaustauschers 36 mit ver-
größerter Oberfläche zugeführt, der seinerseits seine Wärme von einem nichtdargestellten, luftumspülten Wärmeaustauscher erhält.
An den Verdampfer 10 ist ein Adsorber 1 über eine Leitung
16 mit einem Ventil 3 angeschlossen. Der Adsorber 1
schließt ein Y-Zeolithmolekularsieb 17 ein und wird durch eine Widerstandsheizung 2 geheizt, die mit Nachtstrom, also außerhalb der Spitzenlastzeiten, betrieben wird.
Eine Leitung 18 ist mit einer Wärmeaustauscherwindung 11 in dem Zeolithen 17 und mit einer Pumpe 19 versehen. Die Leitung 18 enthält Wasser und verbindet das obere Ende und mit dem anderen Ende eines Schmelzwärmespeichers 22.
An das obere Ende des Adsorbers 17 ist eine Leitung 21 angeschlossen, in der ein Ventil 4 liegt, das ebenfalls an das Oberende des Schmelzwärmespeichers 22 angeschlossen ist. Der Schmelzwärmespeicher 22 enthält flüssiges
-j 5 Adsorbat (Wasser) 24 und eine Anzahl von Kunststoff beuteln 7. Jeder Beutel enthält Stearinsäure (Schmelzpunkt 65 C, latente Schmelzwärme 199 Joules/g). Der Boden des Wärmetauscher 22 ist über eine Leitung 12, in der eine Pumpe 13 und ein Ventil 14 liegen, mit einem Wärmeaustauscher 8 verbunden, der Wärme zu dem Verbraucher liefert. Eine Verzweigungsleitung 9 mit einem Ventil 5 verbindet die Leitung 12 mit einer Leitung 6, die den Wärmeaustauscher 8 mit einem Sprinkler 20 in dem Oberteil des Wärmespeichers verbindet.
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Eine Leitung 28 mit einem Ventil 29 verbindet den oberen Bereich des Wärmespeichers 22 mit dem oberen Bereich des Verdampfers 10. Schließlich ist ein Umwälzsystem für den Verdampfer 10 vorgesehen, das eine Leitung 25 mit einer Pumpe 26 aufweist, die den Boden des Verdampfers 10 mit einem Sprinkler 27 verbindet, der im Oberteil des Verdampfers 10 angeordnet ist.
Im Betrieb nimmt der Verdampfer 10 Wärme von dem Wärmeaustauscher 36 auf, der eine vergrößerte Oberfläche besitzt, die Temperatur kann jedoch bis zu -8 C tief sein. Der Wärmeaustauscher 36 wird von dem Umwälzsystem befeuchtet, das die Pumpe 26 und den Sprinkler 27 aufweist. Das bei niederer Temperatur und Druck verdampfte Wasser strömt durch das Ventil 3 und wird von dem Zeolithen 17 im Adsorber 1 adsorbiert. In der bevorzugten Ausführung können bis zu 17 g Wasser je 100 g Zeolith bei 700C und einem Druck adsorbiert werden, der dem Dampfdruck von Wasser bei -5 C entspricht. Die Adsorptionswärme, die dabei erzeugt wird, wird zu dem Wärmespeicher 22 über den Wärmeaustauscher 11 unter Verwendung der Pumpe 19 und der Leitung 18 übertragen.- Wärme wird dem Verbraucher zur Verfügung gestellt, indem Adsorbat durch den Wärmeaustauscher 8 mittels der Pumpe 13 bei geöffnetem
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Ventil 14 umgewälzt wird.
Wenn der Adsorber 1 vollständig beladen ist, dann kann er entladen werden. Um dies zu tun, wird die Widerstandsheizung 2 eingeschaltet, beispielsweise mit Nachtstrom, wobei das Ventil 3 geschlossen und das Ventil 4 geöffnet werden und Wasserdampf von dem Zeolith 17 desorbiert und durch die Leitung 21 und das Ventil 4 zur Oberseite des Wärmespeichers 22 geleitet wird. Hier kondensiert der
-|0 Wasserdampf und gibt seine' latente Kondensationswärme ab, wodurch die Stearinsäure in den Beuteln 7 geschmolzen wird. Während dieses Entladevorganges wird die Pumpe 19 .angehalten und das Wasser im Wärmetauscher 11 kann zum Wärmespeicher 22 abfließen. Wasserzirkulation durch den Wärmespeicher 22 und Strahlkondensation werden durch die Umwälzanlage erreicht, welche die Umwälzpumpe 13, die Leitungen 12, 9 und 16 und den Sprinkler 20 aufweist. Die Ventile 5 und 14 gestatten die Strömung von heißem Ad.sqrbat (Wasser) durch die Pumpe 13 in abgemessener Weise zwischen dem Sprinkler 20 und dem Wärmetauscher 8, welcher Wärme dem Verbraucher zuführt.
Bei dem Sättigungsdampfdruck von Wasser bei 70 C und bei einer Temperatur von 3000C verliert der Zeolith Wasser bis er etwa 4 g Wasser je 100 g enthält, so daß
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die Arbeitskapazität etwa 13 g/100 g ist. Der entfernte Wasserdampf kondensiert im Wärmespeicher 22 und schmilzt die Stearinsäure in den Beuteln 7, so daß ihre Kondensationswärme bei 65°C gespeichert wird. Am Ende des Entladevorganges hat das Adsorbens 17 eine Temperatur
von 3000C. Es wird dann wieder auf 700C gedrückt, indem die Pumpe 19 wiederholt gestartet wird, was von dem Dampfdruck im Wärmespeicher 22 gesteuert wird und die überschüssige Eigenwärme wird auf diese Weise zum Wärme-
-)0 speicher 22 übertragen. Wenn die Temperatur im Adsorber 1700C erreicht, dann wird das Ventil 29 geöffnet und das Wasser, "das von dem Adsorber 1 zum Wärmespeicher 22 übertragen worden ist, kann zu dem Verdampfer 10 zurückfließen, wobei das Ventil 19 geschlossen wird, wenn
-J5 der Dampfdruck im Wärmespeicher unter den Sättigungsdampfdruck von Wasser bei 70°C abfällt.
Wenn der Entladevorgang abgeschlossen ist, beginnt das Beladen des Adsorbers 1 in der zuvor erwähnten Weise wieder, indem man Wasser aus dem Verdampfer 10 verdampfen läßt.
Die latente Verdampfungswärme von Wasser bei 70°C beträgt etwa 2,326 χ 106J/kg (1000 BthU/lb), während die Adsorbtionswärme etwa 3,25 χ 10 J/kg (1400 BthU/lb) ist. Wenn
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für die Eigenwärme, die zwischen 70 C und 300 C von dem Zeolithen gesammelt wurde, eine Toleranz zugelassen wird, dann ist die zu ihrer Entfernung benötigte Wärme etwa 4,42 x 10 J/kg (1900 BthU/lb) und der erwartete Wirkungsgrad beträgt 2900:1900 = 1,526, was etwa den gleichen Wert wie für eine Methanolabsorbtions-Wärmepumpe ergibt, die über den gleichen Temperaturbereich arbeitet. Jede 45,4 kg Absorbtionsmittel speichern selbst 0,424 χ 10 J/kg (18200 BthU) und dazu gehören weitere 2,06 χ 104kJ (19500 BthU) im Schmelzwärmespeicher. Dies erfordert 103,2 kg (228 pounds) Stearinsäure, die in geeigneter Weise eingeschlossen sind.
hu/do
15
-Mt -
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Claims (18)

  1. Patentansprüche
    Heizanlage, gekennzeichnet durch einen Verdampfer, der ein Adsorbat und einen Wärmeaustauscher ein- - schließt; durch einen an den Verdampfer angeschlossenen Adsorber, der ein Adsorbens einschließt; durch einen Schmelzwärmespeicher, der an den Adsorber und den Verdampfer angeschlossen ist; durch eine Einrichtung zum Zuführen von Wärme zu dem Adsorbens im
    Adsorber; durch eine Einrichtung zum Herausziehen von Wärme aus dem Adsorber; durch eine Einrichtung zum Herausziehen von Wärme aus dem Schmelzwärmespeicher; durch eine Einrichtung zum Befeuchten des in dem Verdampfer eingeschlossenen Wärmeaustauschers und
    durch eine Einrichtung zur Unterstützung der Kondensation von Dampf, welcher von dem Adsorber zu dem Schmelzwärmespeicher gelangt.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Wärme zum Verdampfer ein luftumspülter Wärmeaustauscher vorgesehen ist.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens 4A Zeolithmolekularsieb und das Adsorbat Wasser ist.
  4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Verdampfer eingeschlossene Adsorbat eine wässrige Antigefriermittellösung ist.
  5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Herausziehen von Wärme aus dem Adsorber ein Wärmeaustauscher ist.
  6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzwärmespeicher Behälter mit Stearinsäure aufweist.
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  7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbat Wasser ist und daß die Einrichtung zum Herausziehen von Wärme aus dem Schmelzwärmespeicher ein Rohrleitungssystem aufweist, durch welches das Wasser zirkuliert und Wärme zu dem Verbraucher oder einem in einem Kreis mit dem Verbraucher liegenden Wärmeaustauscher liefert.
  8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Befeuchten des Wärmeaustauschers in dem Verdampfer einen Sprinkler aufweist, der oberhalb des Wärmeaustauschers angeordnet ist, wobei die Einrichtung in der Lage ist, Adsorbat vom Boden des Verdampfers zum Sprinkler umzuwälzen.
  9. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Unterstützung der Kondensation von Dampf, der von dem Adsorber kommt, eine Umwälzpumpe und einen Sprinkler aufweist, die in der Lage sind, Flüssigkeit vom Boden des Schmelzwärmespeichers wieder zum Sprinkler zu fördern, der im oberen Bereich des Wärmespeichers angeordnet ist.
  10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Übertragen von Flüssigkeit vom Schmelzwärmespeicher zum Verdampfer vorgesehen ist,
  11. 11. Verfahren zum Gewinnen von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß (a) eine Wärmequelle verwendet wird, um Adsorbat aus einem Verdampfer zu verdampfen, welches anschließend von einem Adsorbens in einem Adsorber absorbiert wird und die dabei erzeugte latente Adsorptionswärme zu einem Verbraucher geleitet wird, und daß (b) eine Wärmequelle verwendet wird, um das Adsorbat aus dem Absorbens im Adsorber zu desorbieren, welches -anschließend in einem Schmelzwärmespeicher kondensiert und eine Substanz mit einer verhältnismäßig hohen latenten Schmelzwärme schmilzt, die anschließend erstarrt, wobei die resultierende latente Schmelzwärme die Wärme für den Verbraucher liefert.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) und (b) vertauscht werden.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle im Schritt (a) ein Sonnenstrahlungskollektor verwendet wird.
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  14. 14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle im Schritt (a) ein luftumspülter Wärmeaustauscher verwendet wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle im Schritt (b) eine elektrische Widerstandsheizung verwendet wird.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beendigung des Schrittes
    (b) das Adsorbens durch intermittierende Zirkulation
    von Adsorbat aus dem Schmelzwärmespeicher durch
    einen zu dem Adsorber gehörenden Wärmeaustauscher gekühlt wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbat von dem Schmelzwärmespeicher zu dem Verdampfer übertragen wird, wenn das Adsorbens gekühlt worden ist.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme aus der Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gewonnen wird.
DE19813146902 1980-11-28 1981-11-26 Heizanlage Withdrawn DE3146902A1 (de)

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GB8038285 1980-11-28
GB8111392A GB2088548B (en) 1980-11-28 1981-04-10 Thermal storage heating system

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DE3146902A1 true DE3146902A1 (de) 1982-08-05

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GB (1) GB2088548B (de)

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