AT409669B - Sorptionswärmepumpe - Google Patents

Description

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   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine   SorptlonswÅarmepumpe     gemäss   dem Oberbeg- nff des unabhängigen Anspruches. 



   Solche   Sorptionswärmepumpen   der eingangs erwähnten Art werden zur Beheizung von Ge- bauden sowie zur Warmwasserbereitung eingesetzt. Sie zeichnen sich durch eine besonders gute
Effizienz aus, da sie mit Hilfe eines thermodynamischen Kreisprozesses Umgebungswärme auf ein fur Heiz-oder Warmwasserzwecke nutzbares Temperaturniveau anheben Durch diesen Effekt   konnen   mit derartigen Wärmepumpen deutlich höhere pnmärenergetische Nutzungsgrade erreicht werden, als mit konventioneller Heiztechnik. 



   Bei Sorptionswarmepumpen der eingangs erwähnten Art sind In der Regel alle drei Bauteile in je einem vakuumdichten Behälter angeordnet. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil eines sehr erheblichen konstruktiven Aufwandes. 



   Wesentlich für den Effekt von Sorptionswarmepumpen ist ein guter Wärmeaustausch uber den
Verdampfer/Kondensator. Bei den bisherigen Lösungen wurde der Verdampfer/Kondensator durch einen Rohr-Wärmetauscher gebildet, der aus glatten, geraden Rohren hergestellt ist. 



   Dabei lässt sich jedoch der Wärmeaustausch nur in einem massigen Ausmass sicherstellen. 



   Aus der DE 199 02 695   A 1   ist eine gattungsgemässe Sorptionswärmepumpe bekanntgeworden, bei der der   Verdampfer/Kondensator-Wärmetauscher   im unteren Teil eines evakuierten Behälters angeordnet ist, von einem Strahlungsschutzblech nach oben abgedeckt ist und aus einzelnen, mit
Abstand übereinander angeordneten Böden besteht, die von einer Rohrschlange durchsetzt sind
Darüber hinaus ist aus der EP 61 779 A1   1 ein Wärmetauscher   bekanntgeworden, der aus zwei zu einer Spirale zusammengerollten Rohren besteht. Die Seitenwände der Rohre weisen Wellen auf, um die   wärmeübertragenden   Flächen zu   vergrössern   Hierbei geht es um den Wärmekontakt   zwei-   schen den beiden Rohren. 



   Ziel der Erfindung ist es, den eingangs geschilderten Nachteil zu vermeiden und eine Sorb- onswÅarmepumpe der eingangs näher bezeichneten Art vorzuschlagen, die sich durch einen   genn-   gen konstruktiven Aufwand auszeichnet und bei dem Im Bereich des   Verdampfer/Kondensators   ein guter Wärmeaustausch sichergestellt   1St.   



   Erfindungsgemäss wird dies bel einer Sorptionswärmepumpe der eingangs näher bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht. 



   Durch die Ausbildung des Verdampfers/Kondensators als ein zu einer Spirale verformtes Ringwellrohr ist ein kostengünstiger, kompakter Aufbau möglich. Gegenüber den bisherigen Losungen mit Wärmetauschern aus einem oder mehreren   Glattrohren   ist eine sehr erhebliche Vergrösserung der   WärmetauschflÅache   gegeben, wodurch ein sehr guter Wärmeaustausch sichergestellt ist. Zudem bildet sich in und um ein Glattrohr eher eine laminare Strömung, wahrend die turbulente Strömung um ein   Ringwellrohr   für einen erhöhten Wärmeübergang verantwortlich ist. Ausserdem weist ein   Rmgwellrohr   aufgrund seiner Gestalt eine sehr hohe Flexibilität auf und lässt sich daher sehr leicht zu einer Spirale verformen.

   Eine solche zeichnet sich durch ein kleines Bauvolumen aus, wodurch der VakuumbehÅalter klein gehalten werden kann Überdies weist ein   Ringwellrohr   höhere Wärmeubertragungswerte auf als Rippenrohre, bei denen   die Wärmeübertragung   vom Kältemittel ausserhalb des Rippenrohres zum WÅarmetrager innerhalb des Rohres teilweise durch Wärmeleitung über die Rippen mit einem entsprechenden Rippenwirkungsgrad erfolgen muss. 



   Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil eines sehr kompakten Aufbaus und einer genngen Masse des Verdampfers, wobei gleichzeitig eine grosse Verdampfungsoberfläche gegeben ist. 



   Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass sich bei einer vorgegebenen Kältemittelmenge ein sehr hoher Kältemittelstand ergibt, sodass bereits mit einer geringen Kältemittelmenge ein guter Wärmeübergang erzielt wird. 



   Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung naher erlautert Dabei zeigen. 



   Fig. 1 schematisch eine   erfindungsgemässe   Sorptionswarmepumpe,
Fig. 2 die Geometrie eines   Ringwellrohres,  
Fig. 3 einen Verdampfer/Kondensator samt Anschlüssen,
Fig. 4 schematisch einen Verdampfer/Kondensator mit   Kältemittel-Füllstand,  
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile. 



   Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung stellt eine Sorptionswärmepumpe dar. Dabei Ist ein   Ad-/Desorber-Wärmetauscher   9 vorgesehen, der über einem   Verdampfer/Kondensator-Wärmetau-   

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 scher 1, der in einem vakuumdichten Behälter 8, der einen Boden 2 aufweist, angeordnet ist. Dabei ist auf dem Ad-/Desorber-Wärmetauscher 9 ein Adsorbens 15 aufgebracht. 



   Dabei ist zwischen dem   Verdampfer/Kondensator-Wärmetauscher   1 und dem Ad-/DesorberWärmetauscher 9 ein Strahlungsschutz 11 angeordnet, der einen Wärmeaustausch durch Strahlungswarme zwischen den Wärmetauschern 9,1 weitgehend unterbindet
Die   Anschluss   9a, 9b des Ad-/Desorber-Wärmetauschers 9 durchsetzen die obere Stirnseite des Behalter 8, wogegen die   Anschluss   1a und   1 b   des   Verdampfer/Kondensator-Wärmetau-   schers 1 den Mantel des Behälters 8 durchsetzen. 



   Während der Desorptionsphase wird dem Ad-/Desorber über den Anschluss 9a heisser Wärmeträger 10 zugeführt. Dadurch wird das im Adsorbens gespeicherte Adsorbat verdampft. Der Dampf strömt je nach Ausführung des Strahlungsschutzes 11 durch ihn hindurch und bzw. oder gegebenenfalls an ihm vorbei und wird auf dem Verdampfer/Kondensator 1 kondensiert. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird von dem über den Anschluss (1a) zufliessenden warmen Wärmeträger 22 aufgenommen und über den Anschluss 1 b zu einem Verbraucher transportiert
Nachdem der Adsorbens eine maximale Temperatur erreicht hat, wird die Zufuhr des heissen Wärmeträgers 10 unterbrochen. Die gesamte Sorptionswärmepumpe wird im folgenden abgekühlt. 



   In der folgenden Adsorptionsphase wird das auf dem Verdampfer/Kondensator gespeicherte flüssige Adsorbat durch Zufuhr eines kalten Wärmeträgers 22 verdampft. 



   Das dampfförmige Adsorbat strömt am Strahlungsschutz 11 vorbei und bzw. oder gegebenenfalls durch diesen hindurch und wird vom Adsorbens 15 adsorbiert
Die dabei freiwerdende Adsorptionswärme wird vom warmen Warmeträger 10 aufgenommen und zu einem Verbraucher transportiert. 



   Nachdem der Adsorbens eine minimale Temperatur erreicht hat, wird die Wärmepumpe durch Zufuhr von heissem Wärmeträger 10 wieder aufgeheizt und der Prozess beginnt von neuem
Die Fig. 2 zeigt ein   Ringwellrohr   20, aus dem der Verdampfer/Kondensator 1 hergestellt ist. 



  Dieses weist ringfömige Wellen 19 auf. 



   Dabei ist der Verdampfer/Kondensator 1, wie aus der Fig. 3 und 3a zu ersehen ist, spiralförmig ausgebildet. Dabei ist ein Ringwellrohr 20 zu einer Spirale verformt, wobei die Windungen dieser ebenen Spirale so dicht aneinander anliegen, dass die Wellen 19 des Ringwellrohres 20 aneinander anliegen. 



   Wie aus der Fig. 3a zu ersehen Ist, ist der Anschluss 1 b aus dem Zentrum der Spirale ausgebogen und über diese nach aussen geführt, wogegen der Anschluss   1 a   eben aus der Spirale ausgebogen ist. 



   Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, liegt die ebene Spirale des   Verdampfer/Kondensators   1 an dem Boden 2 des Behälters 8 an. Dabei steht der Pegel 21 des Kältemittels je nach Betriebszustand der Anlage niedriger oder höher als in der Fig 4 dargestellt, etwa nahe der Mitte des Querschnittes des Ringwellrohres 20 des   Verdamper/Kondensators   1   PATENTANSPRÜCHE :    
1. Sorptionswarmepumpe mit mindestens einem Ad-/Desorber-Wärmetauscher (9) und min- destens einem Verdampfer bzw.

   Kondensator (1), bei der der Ad-/Desorber-Warmetau- scher (9), der Verdampfer und der Kondensator, die zu einem Verdampfer/Kondensator-
Wärmetauscher (1) integriert sind, In einem gemeinsamen vakuumdichten   Behälter   (8) an- geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer/Kondensator (1) durch ein
Ringwellrohr (20) gebildet ist, das zu einer Spirale verformt ist.

Claims (1)

1. 2. Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdamp- fer/Kondensator (1) die Wellen (19) des Ringwellrohres (20) nahe aneinander liegen und vorzugsweise einander beruhren.

   3. Sorptionswärmepumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Spirale des Verdampfer/Kondensators (1) plan an einem Boden (2) des Vakuumbehälters (8) anliegt. <Desc/Clms Page number 3>