AT141745B

AT141745B - Vorrichtung zur Herstellung von Warmwasser durch die Kondensation bzw. Absorption in einer absatzweise wirkenden Absorptionskältemaschine.

Info

Publication number: AT141745B
Authority: AT
Inventors: Wulff Berzelius Ing Normelli
Original assignee: Wulff Berzelius Ing Normelli
Priority date: 1929-02-18
Filing date: 1930-02-12
Publication date: 1935-05-10

Description

Vorrichtung zur Herstellung. von Warmwasser durch die Kondensation bzw. Absorption in einer absatzweise wirkenden Absorptionskältemaschine.

Es ist bekannt. dass man die Wärme, die vom Kondensator bzw. vom Absorber einer Absorptionsmaschine abgegeben wird. nützlich verwerten kann. Die praktische Ausnutzung dieser Möglichkeit ist jedoch bisher daran gescheitert, dass die erreichbaren Temperaturen zu niedrig sind. Gerade bei den wegen ihrer Einfachheit vielfach bevorzugten absatzweise wirkenden Absorptionsmaschinen stösst die Ausnutzung der vom Absorber abgegebenen Wärme auf Schwierigkeiten, da die bei der Absorption entwickelt Temperatur nur im Anfang der Absorptionsperiode eine ausnutzbare Höhe hat, im weiteren Verlauf aber immer mehr sinkt.

Vorrichtungen, die mit solchen Absorptionsmaschinen zusammengebaut und dazu geeignet sind, Warmwasser zu erzeugen, sind an sich bekannt. So hat man bei einer indirekt luftgekühlten periodischen Absorptionskältemaschine, die mit Wasserammoniak arbeitet, einen Wassertank angeordnet, der durch Dmlaufsleitungen mit den Wärmeaustauscht1ächen des Kocherabsorbers in Verbindung steht. Das im Wassertank befindliche Wasser läuft zwischen dem Tank und den Wärmeaustauschflächen um und erwärmt sich auf diese Weise allmählich während der Absorptionsperiode. Dieser Flüssigkeitsumlauf wird bei der bekannten Anordnung während der Heizperiode durch ein handbetätigtes Ventil unterbrochen.

Da der Kondensator für das Kältemittel ebenfalls in dem die Absorptionswärme aufnehmenden Wassertank angeordnet ist, wird das im Tank befindliche Wasser auch durch die Kondensationswärme während der Heizperiode erwärmt. Bei dieser bekannten Anordnung wird das im Tank befindliche Wasser nicht als Warmwasser verwendet, es hat vielmehr den Zweck, die Absorptions-und Kondensationswärme der Maschine aufzunehmen und an die umgebende Luft weiterzugeben. Da bei dieser bekannten Anordnung, wie bereits eingangs erwähnt, die Absorptionstemperatur nur im Anfang der Absorptionsperiode eine für die Warmwassererzeugung genügende Höhe hat, ist die bekannte Anordnung zur Herstellung von Warmwasser ungeeignet.

Die Aufgabe, die Kondensations-und Absorptionswärme einer absatzweise arbeitenden Absorptionskältemaschine zur Herstellung von Warmwasser nutzbar zu machen, wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass als Absorptionsmittel solche Stoffe verwendet werden, die mit dem Kältemittel eine chemische Verbindung eingehen. Die Temperatur, bei der bestimmte chemische Verbindungen ent- stehen, ist unveränderlich, und gerade bei den besonders geeigneten festen Absorptionsstoffen solcher Art liegen diese Temperaturen so hoch. dass sich ihre wirtschaftliche Ausnutzung lohnt und bequem durchzuführen ist. Will man auch die Kondensationswärme wirtschaftlich ausnutzen, so lässt sieh durch richtige Wahl des Druckes im Kondensator auch die Kondensationstemperatur leicht auf die zur Ausnutzung geeignete Höhe bringen.

Die Zeichnung zeigt eine Reihe von Ausführungsbeispielen.

In Fig. 1 ist 1 eine elektrische beheizte Vorrichtung zur Herstellung von Warmwasser, die also beispielsweise zur Erwärmung von Badewasser dient. Die Vorrichtung besteht aus einem unteren Behälter 2 und einem oberen Behälter 3. In dem Behälter 2 befindet sich der Kocherabsorber 4 des periodischen Absorptionskälteapparates. Vom Kocherabsorber aus führt eine Kältemittelleitung 5 zu dem im Behälter 3 befindlichen Kondensator 6. Das verflüssigte Arbeitsmittel gelangt von diesem durch eine Leitung 7 in den Verdampfer 8, der in den Kühlschrank 9 eingebaut ist. Der Verdampfer ist mit einem im Kühlraum befindlichen Kältespeicher 12 durch ein Umlaufsystem 10, 11. 14 verbunden, das mit einer nicht frierenden Wärmeübertragungsftüssigkeit gefüllt ist.

Der Behälter 2 ist an eine Wasserleitung 16 angeschlossen, in die eine für Warmwasserapparate übliche Ventilvorrichtung 17 eingebaut ist. Die Beheizung des Kocherabsorbers erfolgt indirekt mit Hilfe einer in den Behälter 2 eingebauten Heizpatrone 18. Die Übertragung der Heizwärme erfolgt durch Vermittlung des im Behälter 2 befindlichen Wassers. das die Wärme der Heizpatrone aufnimmt und durch Umlauf auf die wärmeaufnehmenden Oberflächen des Kocherabsorbers überträgt.

Die Behälter 2 und 3 stehen durch Umlaufleitungen für das Wasser miteinander in Verbindung. u. zw. verbindet eine Leitung 20 die oberen Teile der Behälter und eine Leitung 21 die unteren Teile der Behälter. In der Leitung 20 ist ein von einem Thermostaten gesteuertes Ventil 19 vorgesehen, das sieh bei einer bestimmten Temperatur öffnet und dabei gleichzeitig die Stromzufuhr zur Heizpatrone 18
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vorgesehen.

Um die Austreibung des Kältemittels aus dem im Kocherabsorber befindlichen Absorptionsstoff einzuleiten, wird die Heizpatrone 18 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltvorrichtung, die gleichzeitig das Thermostatventil M schliesst, eingeschaltet, so dass der Kocherabsorber in der obenbesehriebenen Weise durch das im Behälter 2 befindliche Wasser erwärmt wird. Hiebei wird das Kältemittel aus dem Kocherabsorber ausgetrieben und entweicht durch die Leitung 5 zum Kondensator 6, wo seine Ver- flüssigung stattfindet. Die Kondensationswärme wird von dem im Behälter 3 befindliehen Wasser aufgenommen. Das flüssige Kältemittel gelangt dann durch die Leitung 7 zum Verdampfer 8, wo es sieh all- mählich ansammelt.

Sobald die Temperatur im Kocherabsorber 4 eine bestimmte Höhe erreicht hat, spricht das Thermostatventil 19 an, schaltet die Stromzufuhr zur Heizpatrone 18 aus und öffnet das Ventil 19, so dass der obere Teil des Behälters 2 durch das Rohr 20 in offene Verbindung mit dem Be- hälter 3 kommt. Hiedurch entsteht ein selbsttätiger Wasserumlauf, wobei sich das heisse Wasser im Behälter 2 mit dem kühleren Wasser im Behälter. 3 vermischt. Um eine wirtschaftliche Verwendung für das Warmwasser zu haben, muss seine Temperatur mindestens 350 C betragen, was man durch geeignete Dimensionierung des Apparates leicht erreichen kann.

Schon bevor die Temperatur in der Kammer 2 auf 350 C gesunken ist, ist der Absorberkoeher 4 wieder absorptionsfähig geworden und dadurch der Diuek in dem System gefallen. Infolgedessen verdampft das aufgespeicherte flüssige Ammoniak im Verdampfer 8. Hiebei sinkt die Temperatur im Ver-
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die Flüssigkeitsbewegung durch die Rohrschlange 10 hört von selbst auf, da die warme Flüssigkeit in ihr leichter ist als die kalte im Kältespeicher 12.

Sollte kein Warmwasser gebraucht werden und die Temperatur infolgedessen zu hoch steigen. so wird der Hahn 22 durch eine Thermostatvorrichtung geöffnet, wodurch warmes Wasser abläuft und kaltes durch 16 nachströmt.

Die beschriebene Vorrichtung hat eine grosse Ersparnis im Gefolge, weil nicht nur der elektrische Heizstrom, der zur Erwärmung des Wassers dient, nutzbar gemacht wird, sondern auch die gesamte infolge des Kälteprozesses vom Kühlschrank aufgenommene Wärme. Ferner ist ein grosser Teil der nutzbar zu verwertenden Wärme in dem flüssigen Ammoniak als chemische Energie aufgespeichert, wobei keine Wärmeaustrahlungsverluste entstehen.

Während das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel hauptsächlich da zur Anwendung kommt, wo Niederschläge von Kalk nicht zu befürchten sind. verwendet man die in Fig. 2 und 3 dargestellten Apparate vorzugsweise dann. wenn stark kalkhältiges Wasser zur Anwendung kommt. In diesem Falle dient nicht das Wasser, das dem Wasserspeicher als Heisswasser entnommen werden soll, zur Übertragung der Absorptionswärme, sondern es wird ein besonderes Umlaufmittel als Wärmeträger benutzt. Dieses Mittel, das z. B. gereinigtes Wasser sein kann, füllt den unteren Behälter 2 aus und läuft im Behälter. 3 in einer Rohrschlange 23 um. Diese Rohrschlange steht durch ein Steigrohr 20 mit dem oberen Teil und durch ein Abfallrohr 24 mit dem Boden des Behälters 2 in Verbindung.

Die beiden Behälter 2 und. 3 sind durch einen isolierenden Zwisehenboden voneinander getrennt. Nach Beendigung der Austreibungs-
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und 24 eingeleitet und die Wärme vom Behälter 2 an das im Behälter 3 befindliche Wasser geleitet wird. Durch diese Wärmeübertragung wird der Kocherabsorber gekühlt, so dass die Rückabsorption des Kältemittels einsetzt. Dieser Vorgang dauernt so lange, bis die in der Zeichnung nicht dargestellten automaischen Schaltvorrichtungen. die Hähne 11a und 19b schliessen und die Heizpatrone 18 wieder einschalten.

Man kann die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ventile auch vermeiden und die Umschaltung des Umlaufssystems von der Austreibungs-auf die Absorptionsperiode auch durch eine geeignete Hilfs- heizvorrichtung 28 erzielen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Falle ist das obere Ende der Rohrschlange 31 im Behälter 3 durch eine Leitung 30. über eine zusätzliche Heizvorrichtung 28 und eine daran

angeschlossene Leitung 27 mit dem Boden 26 des Behälters 2 verbunden. An das untere Ende der Rohrschlange 31 ist eine Leitung 32 angeschlossen, die zunächst bis unterhalb des Behälters 2 und dann wieder nach oben bis zum oberen Teil des Behälters 2 geführt ist.

Wenn die Austreibungsperiode beendet ist was durch eine starke Erhitzung des im Behälter 2 enthaltenen Umlaufsmittels angezeigt wird. so schaltet ein in diesem Behälter eingebauter Thermostat 19 e in den Strom von der Heizvorrichtung 18 des Kocherabsorbers auf eine in der zusätzlichen Heizung 28 eingebaute Heizpatrone 29 um. Hiedurch entsteht eine starke Erwärmung des in der Leitung 30 eingeschlossenen Umlaufmittels, so dass die Zirkulation dieses Mittels vom Behälter 2 zum Behälter 3 über 27.

28, 30, 31, 32 einsetzt. Dieser Flüssigkeitsumlauf dauert so lange, bis nach beendigter Absorptionsperiode eine erneute Umschaltung des Stromes von der Heizpatrone 29 auf die Heizpatrone 18 stattfindet. Im Verlauf dieses Umlaufs wird die gesamte im Kocherabsorber frei werdende Absorptionswärme an das im Behälter 3 befindliche Wasser abgegeben.

Die Erfindung kann mit Hilfe aller Absorptionskältemaschinen durchgeführt werden, die mit chemisch wirkenden Absorptionsmitteln und mit Kältemitteln arbeiten, die bei gleichzeitiger Erzeugung von Kälte eine ausreichend hohe Absorptions-und Kondensationstemperatur besitzen. Es sind das in erster Linie Haloidverbindungen von Kalzium. Strontium, Barium, Magnesium, Lithium, Mangan oder Kobalt und verwandte Elemente in Verbindung mit Ammoniak oder Aminen als Kältemittel.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung von Warmwasser durch die Kondensation bzw. Absorption in einer absatzweise wirkenden Absorptionskältemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer hohen Temperatur ein an sich bekannter fester Absorptionsstoff verwendet wird ; der mit dem Kälte- mittel eine chemische Verbindung eingeht.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise Haloid- verbindungen von Kalzium, Strontium. Magnesium, Barium. Lithium, Mangan oder Kobalt als Absorp- tionsmittel mit Ammoniak bzw. Aminen als Kältemittel verwendet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wasserspeicher (3), dessen Flüssig- keitsinhalt durch die von den festen Absorptionsstoffen abgegebene Wärme mit Hilfe eines besonderen Wärmeübertragungsmittels erwärmt wird (Fig. 2,3).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kocherabsorber (4) in Wärme- austausch mit einem geschlossenen Umlaufsystem (2, 20, 23, 24) steht, in dem ein und dieselbe Flüssig- keit zwischen den Wärmeaustauschfläehen des Kocherabsorbers und dem Wasserspeicher (3) zirkuliert (Fig. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch einen Wasserbehälter, der durch eine EMI3.1 eingebaut ist, während der obere Teil (3) den Kondensator (6) für das Kältemittel und eine Kühlleitung (23) für das Wärmeübertragungsmittel des Kocherabsorbers enthält (Fig. 2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Umlaufweg des Wärmeüber- tragungsmittels ein thermostatisch gesteuertes Ventil vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der das Ventil steuernde Thermostat von der Temperatur der Umlaufflüssigkeit abhängig ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, wobei die Absorptionswärme durch eine umlaufende Flüssigkeit an den Wasserspeicher abgeführt wird. dadurch gekennzeichnet, dass im Umlaufsweg der Flüssigkeit, die zur Abführung der Absorptionswärme dient, eine Heizvorrichtung (18) angeordnet ist, durch deren Einschaltung der Umlauf unterbrochen wird (Fig. 3).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, wobei die Absorptionswärme durch ein umlaufendes Hilfsmittel an den Wasserspeicher abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Umlaufsweg der Flüssigkeit, die zur Abführung der Absorptionswärme dient, eine Heizvorrichtung (29) angeordnet ist, durch deren Einschaltung der Umlauf in Gang gesetzt wird (Fig. 3).

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kocherabsorber (4) in Wärme- austausch mit einer umlaufenden Flüssigkeit steht, die Absorptionswärme durch Umlauf in einem nach aussen abgeschlossenen Umlaufsystem (2. 20, 23, 24) an das im Speicher (3) befindliche Wasser abführt. das seinerseits die Wärme durch Abfliessen fortleitet, wobei die Heizwärme während der Kochperiode durch die Umlaufsflüssigkeit an den Kocherabsorber (4) übertragen wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch einen Thermostat, der bei einer bestimmten maximalen Temperatur bewirkt, dass die im Wasserspeicher (3) befindliche Flüssigkeit abgelassen und durch frische ersetzt wird (Fig. 1).