AT6697U1

AT6697U1 - Adsorptionswärmepumpe

Info

Publication number: AT6697U1
Application number: AT0806902U
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-02-25

Abstract

Adsorptionswärmepumpe mit mindestens einem Wärmepumpen-Modul (1), bestehend aus einem Adsorber/Desorber (101), vorzugsweise einem Zeolith-Wärmeaustauscher, einem Kondensator (102) und/oder einem Verdampfer (104), einer Adsorber/Desorber-Zuführleitung (22) stromauf des Adsorbers/Desorbers (101), einer Adsorber/Desorber-Abführleitung (23) stromab des Adsorbers/Desorbers (101), einem Gebläse (12) und einem Wärmetauscher (15) zur Übertragung der thermischen Energie des Abgases eines Brenners (8), vorzugsweise Erdgas-, Flüssiggas- oder Ölbrenner, auf den gasförmigen Wärmeträger in der Adsorber/Desorber-Zuführleitung (22).

Description

AT 006 697 Ul

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf eine Adsorptionswärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

In Adsorptionswärmepumpen werden eine Wärmequelle im Gerät, oft ein konventioneller Brenner, und eine Umweltwärmequelle genutzt, um einen Heizkreislauf zu beheizen. Die Umweltwärmequelle wird genutzt, um in einem Verdampfer Kältemittel zu verdampfen, das in einem Adsorber adsorbiert, wodurch Adsorptionswärme freigesetzt wird. Diese Wärme geht auf einen Wärmeträger und über diesen auf einen Heizkreislauf über. Bei der Desorption wird der Wärmeträger von der Wärmequelle im Gerät erhitzt und gelangt in einen Desorber. In dem Desorber wird Wärmeenergie dazu benötigt, um Kältemittel zu desorbieren. Das Kältemittel kondensiert an einem Kondensator und gibt dabei Wärme ab. Diese Wärme ist für den Heizkreislauf bestimmt. Der Wärmeträger des Primärkreislaufs gibt nach Verlassen des Desorbers Wärme an den Heizkreislauf ab.

Der Adsorptions- und Desorptionsprozess findet in der Regel bei Temperaturen zwischen 150 und 200°C statt. Sollen der Adsorber und der Desorber mittels Wasser auf diese Temperatur erhitzt beziehungsweise gekühlt werden, so sind Drücke zwischen 15 und 20 bar notwendig, um Dampfblasenbifdung zu vermeiden. Diese Drücke sind in der Heizungstechnik nicht üblich. 2 AT 006 697 Ul

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Adsorptionswärmepumpe der eingangs erwähnten Art sowie ein Verfahren zum Betrieben dieser Adsorptionswärmepumpe vorzuschlagen, bei welcher der Adsorber / Desorber mittels eines Gases beheizt bzw. gekühlt wird.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Adsorptionswärmepumpe der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird erreicht, dass der Adsorber / Desorber von einem gasförmigen Wärmeträger durchströmt wird. Für die Desorption steht ein Brenner mit Wärmeaustauscher zur Erhitzung des Wärmeträgers zur Verfügung.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass der gasförmige Wärmeträger im Kreislauf geführt werden kann, wodurch keine Abgasverluste durch austretenden Wärmeträger entstehen.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 wird erreicht, dass das Gebläse im relativ kühlen Bereich arbeiten kann, was die Materialanforderungen, Kosten und Lebensdauer positiv beeinflußt.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 kann thermische Energie des Gases, welches den Adsorber / Desorber durchströmt hat, zur Beheizung eines Heiznetzes genutzt werden.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 kann das Abgas des Brenners bis auf Heiznetztemperatur abgekühlt werden. 3 AT 006 697 Ul

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau und die Verschaltung einer erfindungsgemäßen Adsorptionswärmepumpe und

Fig. 2 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Adsorptionswärmepumpe.

Eine Adsorptionswärmepumpe gemäß Fig. 1 verfügt über ein Wärmepumpen-Modul 1, in dem sich ein Adsorber / Desorber 101, ein Kondensator 102 und ein Verdampfer 104 in einem Sumpf 103 befinden. Stromauf des Adsorbers / Desorbers 101 befindet sich eine Adsorber/Desorber-Zuführleitung 22, in der ein Wärmeübertrager 15, der von den Abgasen eines Brenners 8, welche über eine Abgasleitung 27 geführt werden, beaufschlagt wird, angeordnet ist. Der Brenner 8 verfügt über eine Gaszuführung 28, in der sich ein nicht dargestelltes Gasventil befindet. Ferner besitzt er eine Verbrennungsluftansaugleitung 26. Letztendlich verfügt der Brenner 8 über ein Verbrennungsluftgebläse 9, das für den Förderdruck sorgt. Stromab des Adsorbers / Desorbers 101 befindet sich ein Wärmeaustauscher 13, der mit einem Heiznetz 14 verbunden ist. Stromab des Wärmeaustauschers 13 im Heiznetz 14 befindet sich ein weiterer Wärmeaustauscher 30, welcher auf der einen wärmeleitenden Seite über eine Abgasleitung 29 mit dem Wärmeaustauscher 15 und auf der anderen wärmeleitenden Seite mit dem Heiznetz 14 verbunden ist. Stromab des Wärmeaustauschers 13 befindet sich auf der Gasseite eine Adsorber/Desorber-Abführleitung 23. In der Adsorber/Desorber-Zuführleitung 22 ist stromauf des Wärmeübertragers 15 ein Gebläse 12 angeordnet. Der Kondensator 102 im Wärmepumpen-Modul 1 ist mit dem Heiznetz 14, der Verdampfer 104 ist über einen Sole-Kreislauf 5 mit einer Umwelt-Wärmequelle 6 verbunden. 4 AT 006 697 Ul

Bei der Desorption fördert das Gebläse 12 den Wärmeträger Luft durch die Adsorber/Desorber-Zuführleitung 22, den Wärmeaustauscher 15, den Adsorber/Desorber 101, den Wärmeaustauscher 13 und die Adsorber/Desorber-Abführleitung 23. Heißes Abgas des Brenners 8 strömt durch die Abgasleitung 27 und erhitzt im Wärmeaustauscher 15 den Wärmeträger Luft. Die etwa 200°C warme Luft durchströmt den Adsorber/Desorber 101, der zu Beginn der Desorption mit Kältemittel, meist Wasser, gesättigt ist. Durch die Wärme aus der heißen Luft, die den Adsorber/Desorber 101 durchstömt, wird das Kältemittel aus dem Adsorber/Desorber 101 ausgetrieben. Das Kältemittel strömt zum Kondensator 102 und kondensiert, wodurch Wärme auf das Heiznetz 14 abgegeben wird. Das Kondensat des Kältemittels tropft in den Sumpf 103. Die Luft, welche den Adsorber/Desorber 101 durchströmt und sich dabei abgekühlt hat, strömt zum Wärmeaustauscher 13 und gibt weitere thermische Energie an das Heiznetz 14 ab. Die kühle Luft durchströmt die Adsorber/Desorber-Abführleitung 23 und wird aus dem System geleitet. Das Abgas des Brenners 8 wird über die Abgasleitung 29 zum Wärmeaustauscher 30 geleitetet und gibt thermische Energie an das Heiznetz 14 ab. Anschließend gelangt das kühle Abgas über eine Abgasleitung 31 zu einer geöffneten, motorbetriebenen Abgasklappe 32 und weiter über eine Abgasleitung 33 in die Adsorber/Desorber-Abführleitung 23, von wo aus das Abgas aus dem System geleitet wird.

Die Temperatur des Gases am Eintritt des Adsorbers/Desorbers läßt sich bei konstanter Drehzahl des Gebläses 12 durch die Leistungsmodulation des Brenners 8 einstellen. Bei konstanter Leistung des Brenners 8 kann die Temperatur durch eine Veränderung der Drehzahl des Gebläses 12 eingestellt werden.

Bei der Adsorption wird die motorbetriebene Abgasklappe 32 geschlossen, damit kein Gas aus der Adsorber/Desorber-Abführleitung 23 über den nicht in Betrieb befindlichen Brenner 8 gelangen kann. Wärme aus der Umwelt, die über den Umwelt-Wärmeaustauscher 6 und den Solekreislauf 5 zum Verdampfer 104 gelangt, wird genutzt, um Kondensat im Sumpf 5 AT 006 697 Ul 103 zu verdampfen. Der Dampf gelangt zum Adsorber/Desorber 101, wodurch dieser erhitzt wird. Das Gebläse 12 fördert Luft durch den Adsorbers/Desorbers 101, der sich aufgrund der Adsorption erhitzt. Die Wärme gelangt auf den Wärmeträger Luft innerhalb des Adsorbers/Desorbers 101 und wird anschließend über den Wärmeaustauscher 13 an das Heiznetz abgegeben.

Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, dass der gasförmige Wärmeträger in einem geschlossenen Kreislauf 19 geführt wird. Hierzu ist die Adsorber/Desorber-Abführleitung 23 über eine Rückführleitung 21 mit der Adsorber/Desorber-Zuführleitung 22 verbunden. Somit ist das Abgas, das aus dem Wärmeübertrager 30 austritt, das einzige austretende Gas; die Abgasklappe 32 und die Abgasleitung 33 können somit entfallen.

Bei der Desorption wird ein gasförmiger Wärmeträger mittels Gebläse 12 im Kreislauf 19 gefördert. Da das System geschlossen ist, kann ein Gas, das Wärme besser überträgt als Luft, verwendet werden. Die Restwärme des Wärmeträgers in der Adsorber/Desorber-Abführleitung 23 bleibt im System, da der Wärmeträger wieder in die Adsorber/Desorber-Zuführleitung 22 geleitet wird.

Bei der Adsorption wird der Brenner 8 abgeschaltet. Der Wärmeträger wird im Kreislauf 19 geführt und überträgt Wärme vom Adsorber/Desorber 101 zum Wärmeaustauscher 13. Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Brenner 8 gebläseunterstützt arbeitet. 6

Claims

AT 006 697 Ul ANSPRÜCHE 1. Adsorptionswärmepumpe mit mindestens einem Wärmepumpen-Modul (1), bestehend aus einem Adsorber/Desorber (101), vorzugsweise einem Zeolith-Wärmeaustauscher, einem Kondensator (102) und / oder einem Verdampfer (104), einer Adsorber/Desorber-Zuführleitung (22) stromauf des Adsorbers/Desorbers (101), einer Adsorber/Desorber-Abführleitung (23) stromab des Adsorbers/Desorbers (101), einem Gebläse (12) und einem Wärmetauscher (15) zur Übertragung der thermischen Energie des Abgases eines Brenners (8), vorzugsweise Erdgas-, Flüssiggas- oder Ölbrenner, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie des Abgases des Brenners (8) auf einen gasförmigen Wärmeträger in der Adsorber/Desorber-Zuführleitung (22) übertragen wird.
2. Adsorptionswärmepumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführleitung (21) die Adsorber/Desorber-Abführleitung (23) mit der Adsorber/Desorber-Zuführleitung (22) mittelbar oder unmittelbar verbindet. 7 AT 006 697 Ul
3. Adsorptionswärmepumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gebläse (12) zwischen der Rückführleitung (21) und dem Wärmetauscher (15), stromab der Rückführleitung (21) befindet.
4. Adsorptionswärmepumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich stromab des Adsorbers/Desorbers (101) ein Wärmeaustauscher (13) zur Übertragung von Wärme auf ein Heiznetz (14) befindet.
5. Adsorptionswärmepumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas des Brenners (8) stromab des Wärmeaustauschers (15) in einen weiteren Wärmeaustauscher (30), der sekundärseitig mit dem Heiznetz (14) verbunden ist, geleitet wird. 8