EP0188773A2

EP0188773A2 - Regelvorrichtung für Sorptionswärmepumpen

Info

Publication number: EP0188773A2
Application number: EP85116230A
Authority: EP
Inventors: Josef Kreutmair
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG; MAN Technologie AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1985-01-16
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-07-30
Also published as: DE3501216A1; EP0188773A3

Abstract

Für den zusätzlichen Betrieb einer Sorptionswärmepumpe als Kesselheizung wird die Anordnung einer Dampfleitung 17 vorgeschlagen, die wasserhaltigen Dampf aus dem Kessel 1 der Wärmepumpe direkt in den wassergekühlten Absorber 8 einführt. Ein zwischengeschaltetes Konstantdruckregelventil 6 öffnet bzw. schließt automatisch die Dampfleitung 17, wenn der Druck im Kondensator 13 einen bestimmten Wert überschreitet bzw. wieder absinkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sorptionswärmepumpe, die auf Kesselbetrieb betreibbar ist, mit einem heizwasser-oder heizgasgekühlten Absorber, einem Kocher und einer Einrichtung, mit der der Fluß des aus dem Kocher austretenden Arbeitsmittels in Abhängigkeit von Meßgrößen beeinflußbar ist.
Bei Absorptions- und Resorptionswärmepumpen ergeben sich je nach vorhandener Außentemperatur und daraus resultierender Heizmitteltemperatur Betriebszustände, bei denen kein Wärmepumpenbetrieb mehr möglich ist.
Zur Lösung dieses Problems sind die sogenannten bivalenten Wärmepumpen bekannt (DE-OS 27 48 415), bei denen eine den Verdampfer und den Absorber umgehende Beipaßleitung vorgesehen ist, durch die das Arbeitsmittel als Heizmedium für reinen Kesselbetrieb geführt wird, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Wert unterschreitet. Diese bekannte Vorrichtung benötigt mehrere reglergesteuerte Ventile zur Umschaltung von einem auf den anderen Betrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Sorptionswärmepumpe der eingangs genannten Art das Problem der Betriebsumschaltung auf eine fertigungstechnisch einfache Weise zu lösen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Dadurch wird erreicht, daß bei überschreiten eines vorbestimmten Kondensator- oder Kocherdruckes wasserhaltiger Hochdruckdampf direkt vom Kocher in den heizwassergekühlten Absorber eingeleitet wird. Bei diesem sogenannten Kesselbetrieb wird die Rektifikationssäule teilweise umgangen, so daß mit dem relativ wasserhaltigen Dampf über den Absorber höhere Heizwassertemperaturen erzielt werden, als wenn der rektifizierte Dampf abgeregelt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung entfallen die vielen, bei der bekannten Vorrichtung vorgesehenen Regelventile. Mit nur einer zusätzlichen Leitung und einem Druckventil ist eine Umschaltung auf Wärmepumpen- bzw. Kesselbetrieb möglich. Bei zweistufigen Austreiber-Heizleistungen kann dabei die dem Kocher nachgeschaltete Rektifikationssäule auf die niedere Brennerleistungsstufe (Wärmepumpenstufe) optimiert werden (kleinere Abmessungen). Außerdem können durch die Ausnützung der hohen Enthalpiedifferenz des wasserhaltigen Dampfes im Kesselbetrieb hohe Kocherheizleistungen übertragen werden. Die Lösungsmittelpumpe kann daher relativ günstig dimensioniert werden.
Mit einem einfachen überdruckventil ist es außerdem möglich, eine automatische Umschaltung vom Kesselbetrieb in den Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt durchzuführen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles an einer Absorptionswärmepumpe, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher beschrieben.
Durch Wärmezufuhr Q_h wird bei hohem Druck in einem Kocher 1 aus einer reichen NH₃/H₂0-Lösung NH,-Dampf erzeugt. Nach Anreicherung dieses Dampfes in einer Rektifikationssäule 2 und in einem Dephlegmator 3 wird dieser in einem Kondensator 13 durch Wärmeabgabe an ein Heizmedium 14 verflüssigt, in einem Nachkühler 12 unterkühlt und in einen Verdampfer 10 geleitet. In der Verbindungsleitung 15 zwischen dem Nachkühler 12 und dem Verdampfer 10 ist eine Kältemitteldrossel 11 vorgesehen, mit deren Hilfe das Kondensat auf das im Verdampfer 10 herrschende Druckniveau gedrosselt und verdampft wird. Das aus dem Verdampfer ausströmende Gas wird im Nachkühler 12 angewärmt und über ein Rückschlagventil 7 einem Absorber 8 zugeführt. Die aus dem Kocher 1 abgesaugte arme Lösung 16 strömt über einen Lösungswärmetauscher 4 und einer Drossel 5 ebenfalls zum Absorber 8. Die am Absorberaustritt vorhandene reiche Lösung wird schließlich durch eine Lösungsmittelpumpe 9 über die Dephlegmatorkühlung 3 und den Lösungswärmetauscher 4 wieder der Rektifikationssäule 2 zugeführt.
Der vorstehend beschriebene Wärmepumpenbetrieb ist sinnvoll, solange die Außentemperaturen bzw. die daraus resultierende Temperatur des Heizmediums 14 nicht zu niedrig liegen. Für kältere übergangszeiten ist eine Dampfleitung vorgesehen, die im Kesselraum 1 mündet und die Rektifikationssäule 2 und den Dephlegmator 3 umgehend zum Absorber 8 führt. Mittels eines auf einen bestimmten oberen Kondensatordruck einstellbares Konstantdruckventil 6 wird die Dampfleitung 17 zur Umschaltung auf Kesselbetrieb automatisch freigegeben, wenn der Druck im Kondensator 13 eine vorbestimmte Höhe überschreitet. Dabei wird die Kocherheizleistung direkt in das Heiznetz eingekoppelt. Durch die Umgehung der Rektifikationssäule 2 und des Dephlegmators 3 gelangt wasserhaltiger Hochdruckdampf vom Kessel 1 über die Dampfleitung 17 und das Konstantdruckventil 6 direkt in den vom Heizmedium 14 gekühlten Absorber 8.
Dabei wird das Heizmedium 14 auf eine höhere Temperatur aufgeheizt als beim Wärmepumpenbetrieb. Der übrige Wärmepumpenkreis bleibt unverändert bestehen, d.h. es werden keine Leitungen abgeschaltet. Durch den Abzug von Dampf über die Dampfleitung 17 verringert sich natürlich der Durchfluß von Arbeitsmittel im übrigen Wärmepumpenkreislauf.
Wenn der Kondensatordruck wieder in den Bereich des Wärmepumpenbetriebes absinkt, wird über das Konstantdruckventil 6 automatisch die Leitung 17 gesperrt und damit der normale Wärmepumpenbetrieb wieder eingestellt.
Die vorstehend beschriebene Verschaltung für den Kesselbetrieb ist entsprechend bei einer Resorptionswärmepumpe sowie allgemein bei Sorptionswärmepumpen mit anderen Arbeitsmittelkreisläufen und Arbeitsstoffpaaren anwendbar.

Claims

1. Sorptionswärmepumpe die zusätzlich auf Kesselbetrieb schaltbar ist, mit einem heizwasser-oder heizgasgekühlten Absorber, einem Kocher und einer Einrichtung, mit der der Strom des aus dem Kocher austretenden Arbeitsmittels in Abhängigkeit von Meßgrößen beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kocher (1) und dem Absorber (8) eine Dampfleitung (17) mit einem Druckregelventil (6) vorgesehen ist, mit dem der Arbeitsmittelstrom durch die Dampfleitung in Abhängigkeit des Druckes im Kondensator (13) regelbar ist derart, daß beim überschreiten eines vorbestimmten Kondensatordruckes das Arbeitsmittel aus dem Kocher direkt über die Dampfleitung dem Absorber zuführbar ist.