ES2220326T3 - Bomba termica de absorcion con varios modulos. - Google Patents
Bomba termica de absorcion con varios modulos.Info
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Abstract
Bomba térmica de adsorción con varios módulos que agrupan, además de un circuito de usuario (W4) dotado de usuario (11) y de una bomba (P4) así como, al menos, de dos intercambiadores térmicos (4, 5), en total al menos tres circuitos de portador térmico (W1, W2, W3) comprendiendo cada uno igualmente una bomba (P1, P2, P3), y de los que el circuito (W1) conecta en serie todos los adsorbentes (A) y desorbentes (D) de todos los módulos (M1, M2) con un intercambiador térmico de alta temperatura (1) instalado en un elemento térmico (3) provisto de un tubo de descarga de gases de combustión (8) y solicitado por un quemador (2), con un intercambiador térmico de baja temperatura (4) así como con una bomba (P1), bomba caracterizada por el hecho de que en el tubo de descarga de gases de combustión (8) está dispuesto un intercambiador térmico de gases de combustión condensados (7, 9) y que el intercambiador térmico de gases de combustión condensados (7) está incorporado en el circuito de usuario (W4),estando conectada la tubería de flujo del intercambiador térmico de gases de combustión (7) con el usuario (11) conectado por su salida con un intercambiador térmico de condensador (5) de un segundo circuito de portador térmico (W2) que a su vez está conectado con el intercambiador térmico de baja temperatura (4) conectado con un tubo de retorno del intercambiador térmico de gases de combustión (7).
Description
Bomba térmica de adsorción con varios
módulos.
La invención se refiere a una bomba térmica de
adsorción según el preámbulo de las Reivindicaciones 1 a 3. Una
bomba térmica semejante es conocida del documento DE 199 02 694
A1.
Se utilizan bombas térmicas de adsorción de todas
clases para la calefacción de edificios, así como para la
preparación de agua caliente. Se caracterizan por un rendimiento
especialmente bueno, ya que con ayuda de un ciclo termodinámico
llevan calor ambiental hasta un nivel de temperatura utilizable para
calefacción o preparación de agua caliente. Mediante este efecto se
pueden conseguir con tales bombas térmicas grados de utilización de
energía primaria claramente mayores que con técnica convencional de
calefacción.
En bombas térmicas de adsorción conocidas de la
clase antes citada, por ejemplo, cuando se utiliza zeolita como
adsorbente y agua como adsorbato, se requiere llevar el portador
térmico en el circuito de portador térmico W1, al abandonar el
elemento térmico, hasta una temperatura que se encuentra dentro del
campo de 130ºC a 200ºC, para alcanzar una cifra térmica
atractiva.
Sin embargo, resulta el inconveniente de que los
gases de combustión del quemador, al abandonar el elemento térmico,
debido a la diferencia de temperatura de accionamiento, deben tener
una respectiva temperatura mayor, generalmente, una temperatura de
230ºC a 250ºC, y el potencial de energía de los gases de combustión
calientes, en las bombas térmicas usuales de la clase antes citada,
no puede ser aprovechado y es enviado al entorno.
Es objetivo de la invención evitar estos
inconvenientes y proponer una bomba térmica de adsorción que se
caracterice por un grado de utilización especialmente elevado de la
energía primaria utilizada.
Del documento DE 31 45 722 C1 es conocido que
gases de combustión del extractor de una bomba térmica de absorción
pueden ser aprovechados energéticamente, no siendo condensado, en el
caso presente, el vapor de agua en el gas de combustión, por lo que
se aprovecha sólo relativamente poco calor.
Según la invención se consigue la finalidad de la
invención en una bomba térmica de adsorción de la clase antes citada
mediante las características distintivas de las Reivindicaciones 1 a
3. Mediante las medidas propuestas es posible, de forma sencilla,
aportar la energía térmica contenida en los gases de combustión al
ciclo, y aprovecharla de forma útil. Se obtiene también el calor de
condensación del vapor de agua existente en el gas de combustión,
por lo que resulta un rendimiento especialmente elevado de la
energía primaria utilizada.
Mediante las características de la Reivindicación
1 resulta la ventaja de que el portador térmico en el circuito de
usuario después de la circulación del usuario, que puede ser un
intercambiador térmico para la preparación de agua de calefacción
para una calefacción de espacio, o bien, un preparador de agua
industrial, además del calor procedente del intercambiador térmico
de condensador y del intercambiador térmico de baja temperatura,
también calor procedente del intercambiador térmico de gas de
combustión, en el que se produce la condensación del vapor de agua
contenido en el gas de combustión, el portador térmico puede
absorber calor y volver a estar preparado para el suministro al
usuario. Se asegura también que el gas de combustión escape hacia el
entorno con sólo baja temperatura.
Mediante las características de la Reivindicación
2 se asegura que el portador térmico fluya por todos los
evaporadores de los módulos y sea enfriado allí, de manera que
proporcione calor para la evaporación del medio refrigerante, la
mayoría de las veces, agua. Al pasar por el intercambiador térmico,
el portador térmico absorbe calor ambiental y se calienta, sigue
calentándose al circular a través del intercambiador de gas de
combustión y se produce la condensación del vapor de agua contenido
en el gas de combustión. El portador térmico es calentado de manera
que pueda volver a ser suministrado a los evaporadores.
En un modo de funcionamiento semejante resultan
ventajas, especialmente a bajas temperaturas ambientales, ya que
mediante el intercambiador térmico de gas de combustión es elevada
la temperatura de evaporación del adsorbato agua en los
evaporadores.
Mediante las características de la Reivindicación
3 resulta la ventaja de que se produce, por una parte, una elevación
de la temperatura de evaporación del adsorbato, y, simultáneamente,
es elevada también la temperatura del portador térmico suministrado
al usuario.
La invención será descrita ahora detalladamente a
partir de los dibujos. Las Figs. 1 a 3 muestran esquemáticamente
diferentes formas de realización de bombas térmicas de adsorción
según la invención.
Una bomba térmica de adsorción según la invención
presenta cuatro circuitos de portador térmico W1, W2, W3, W4. El
circuito de portador térmico W1 comprende un elemento térmico 3, en
el que está dispuesto un intercambiador térmico de alta temperatura
1, que está solicitado por un quemador 2. Con una salida 10 del
elemento térmico 3 está unida una tubería de descarga de gases de
combustión 8, en la que está dispuesto un intercambiador térmico de
gases de combustión 7.
El circuito de portador térmico W1 comprende
además una conexión en serie de todos los desorbentes D y de todos
los adsorbentes A de los respectivos módulos M1 y M2 de la bomba
térmica, así como un intercambiador térmico de baja temperatura 4 y
una bomba P1.
Otro circuito de portador térmico W2 comprende
una conexión en serie de un intercambiador térmico de condensador 5
y de los condensadores K de todos los respectivos módulos M1 y M2,
así como una bomba P2.
Un tercer circuito de portador térmico W3
comprende una conexión en serie del evaporador V de todos los
respectivos módulos con un intercambiador térmico de evaporador 6,
así como una bomba P3.
Otro circuito de portador térmico W4 comprende
una bomba P4 y un usuario 11, así como el intercambiador térmico de
condensador 5 del circuito de portador térmico W2, el intercambiador
térmico de baja temperatura 4 del circuito de portador térmico W1 y
la bomba P4 en conexión en serie.
En la forma de realización de la Fig. 1, el
circuito de portador térmico de usuario W4 presenta además el
intercambiador térmico de gases de combustión 7 conectado en
serie.
El portador térmico que circula en el circuito de
portador térmico W1 es calentado en el elemento térmico 3, o bien,
en el intercambiador térmico de alta temperatura 1, mediante el
quemador 2. Cuando se utiliza zeolita como adsorbente y agua como
adsorbato, el portador térmico debe tener, al abandonar el elemento
térmico 3, una temperatura que esté comprendida dentro del campo de
180ºC a 200ºC, para obtener cifras térmicas atractivas. De ahí que,
debido a la diferencia requerida de temperatura de accionamiento,
los gases de combustión calientes del quemador 2 abandonen el
elemento térmico 3 con una temperatura de 230ºC a 250ºC. Los gases
de combustión calientes ceden su energía térmica en el
intercambiador térmico de gases de combustión 7, en el que los gases
de combustión calientes son enfriados hasta que se produce la
condensación del vapor de agua contenido en los gases de combustión.
Se cede así también el calor de condensación al portador térmico del
circuito de portador térmico W4.
El portador térmico W4 fluye, después de la
cesión del calor útil en el usuario 11, por el intercambiador
térmico de condensador 5 y en el intercambiador térmico de baja
temperatura 4, en donde el portador térmico absorbe calor útil de
los circuitos de portador térmico W2 y W1. A continuación, el
portador térmico fluye por el intercambiador térmico de gases de
combustión 7, en donde es calentado más y así los gases de
combustión que vienen del elemento térmico 3 son enfriados hasta que
se produce la condensación del vapor de agua contenido. Después,
vuelve a fluir el portador térmico en el circuito de portador
térmico 4 en el usuario 11, para ceder calor útil.
En la forma de realización según la Fig. 2, un
intercambiador térmico de gas de combustión 9 no está integrado en
el circuito de portador térmico W4, sino en el circuito de portador
térmico W3, estando conectado en serie el intercambiador térmico de
gas de combustión 9 entre el intercambiador térmico 6 y la bomba
P3.
En esta forma de realización el portador térmico
del circuito de evaporador W3 fluye a través de todos los
evaporadores V de los módulos de bomba térmica M1, M2 y es enfriado
allí, ya que proporciona calor para la evaporación del medio de
enfriamiento agua. Después, el portador térmico fluye en el circuito
de portador térmico W3 por el intercambiador térmico de evaporador
6, en donde es calentado por absorción de calor ambiental. Además,
el portador térmico fluye en el intercambiador térmico de gas de
combustión 9, en donde es calentado más y así los gases de
combustión que vienen del elemento térmico 3 hasta la condensación
del vapor de agua contenido en los gases de combustión. El portador
térmico vuelve a fluir después por el evaporador V de los módulos de
bomba térmica, para proporcionar el calor de evaporación. Así es
posible sencillamente, especialmente a temperaturas ambientales
frías, elevar la temperatura de evaporación del adsorbato agua en
los evaporadores V.
La forma de realización según la Fig. 3
representa una combinación de las dos soluciones antes
descritas.
El circuito de portador térmico W4 comprende, tal
como en la forma de realización según la Fig. 1, también el
intercambiador térmico de gases de combustión 7. Simultáneamente,
otro intercambiador térmico de gas de combustión 9 está integrado en
el circuito de portador térmico W3, tal como ésto ha sido descrito
ya en la forma de realización según la Fig. 2.
En esta forma de realización el portador térmico
fluye en el circuito de portador térmico W4, después de la cesión
del calor útil en el consumidor 11, en el intercambiador térmico de
condensador 5 del circuito de portador térmico W2, y después en el
intercambiador térmico de baja temperatura 4, en donde absorbe calor
útil de los circuitos de portador térmico W1 y W2. Después, el
portador térmico fluye en el intercambiador térmico de gases de
combustión 7, en donde se calienta más y los gases de combustión que
vienen del elemento térmico 3 son así enfriados hasta la
condensación del vapor de agua contenido en ellos. Después, el
portador térmico W4 vuelve a fluir en el consumidor 11 para ceder
calor útil.
Simultáneamente fluye el portador térmico en el
circuito de portador térmico W3, después del paso por todos los
evaporadores V de los módulos de bomba térmica M1, M2 en el
intercambiador térmico de evaporador 6, en donde es calentado por la
absorción de calor ambiental. A continuación, el portador térmico
fluye en el intercambiador térmico de gas de combustión 9, en donde
es calentado más y así son enfriados más los gases de combustión que
vienen del elemento térmico. Después, el portador térmico vuelve a
afluir al evaporador V de los módulos de bomba térmica M1, M2, para
proporcionar el calor de evaporación.
Claims (3)
1. Bomba térmica de adsorción con varios módulos
que agrupan, además de un circuito de usuario (W4) dotado de usuario
(11) y de una bomba (P4) así como, al menos, de dos intercambiadores
térmicos (4, 5), en total al menos tres circuitos de portador
térmico (W1, W2, W3) comprendiendo cada uno igualmente una bomba
(P1, P2, P3), y de los que el circuito (W1) conecta en serie todos
los adsorbentes (A) y desorbentes (D) de todos los módulos (M1, M2)
con un intercambiador térmico de alta temperatura (1) instalado en
un elemento térmico (3) provisto de un tubo de descarga de gases de
combustión (8) y solicitado por un quemador (2), con un
intercambiador térmico de baja temperatura (4) así como con una
bomba (P1), bomba caracterizada por el hecho de que en el
tubo de descarga de gases de combustión (8) está dispuesto un
intercambiador térmico de gases de combustión condensados (7, 9) y
que el intercambiador térmico de gases de combustión condensados (7)
está incorporado en el circuito de usuario (W4), estando conectada
la tubería de flujo del intercambiador térmico de gases de
combustión (7) con el usuario (11) conectado por su salida con un
intercambiador térmico de condensador (5) de un segundo circuito de
portador térmico (W2) que a su vez está conectado con el
intercambiador térmico de baja temperatura (4) conectado con un tubo
de retorno del intercambiador térmico de gases de combustión
(7).
2. Bomba térmica de adsorción con varios módulos
que agrupan, además de un circuito usuario (W4) dotado de un usuario
(11) y de una bomba (P4) así como, al menos, de dos intercambiadores
térmicos (4, 5), en total al menos tres circuitos de portador
térmico (W1, W2, W3) comprendiendo cada uno igualmente una bomba
(P1, P2, P3), y de los que el circuito (W1) conecta en serie todos
los adsorbentes (A) y desorbentes (D) de todos los módulos (M1, M2)
con un intercambiador térmico de alta temperatura (1) instalado en
un elemento térmico (3) provisto de un tubo de descarga de gases de
combustión (8) y solicitado por un quemador (2), con un
intercambiador térmico de baja temperatura (4) así como con una
bomba (P1), bomba caracterizada por el hecho de que en el
tubo de descarga (8) de gases de combustión está dispuesto un
intercambiador térmico de gases de combustión condensados (7, 9) y
que el intercambiador térmico de gases de combustión (9) está
incorporado en un tercer circuito de portador térmico (W3) que
conecta todos los evaporadores (V) de los módulos adsorbentes (M2)
en serie con un intercambiador térmico de evaporador (6) y con una
bomba (P3), comunicando el tubo de flujo (12) del intercambiador
térmico de gases de escape (9) con los evaporadores (V), y el tubo
de retorno (13) con el intercambiador térmico de evaporador (6).
3. Bomba térmica de adsorción con varios módulos
que agrupan, además de un circuito usuario (W4) dotado de un usuario
(11) y de una bomba (P4) así como, al menos, de dos intercambiadores
térmicos (4, 5), en total al menos tres circuitos de portador
térmico (W1, W2, W3) comprendiendo cada uno igualmente una bomba
(P1, P2, P3), y de los que el circuito (W1) conecta en serie todos
los adsorbentes (A) y desorbentes (D) de todos los módulos (M1, M2)
con un intercambiador térmico de alta temperatura (1) instalado en
un elemento térmico (3) provisto de un tubo de descarga de gases de
combustíon (8) y solicitado por un quemador (2), con un
intercambiador térmico de baja temperatura (4) así como con una
bomba (P1), bomba caracterizada por el hecho de que en el
tubo de descarga de gases de combustión (8) están dispuestos dos
intercambiadores térmicos de gases de combustión condensados (7, 9)
de los que uno (7) está incorporado en el circuito de usuario (W4) y
el otro (9), en el tercer circuito de portador térmico (W3).
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