Verfahren zur Ausnützung und Speicherung von Wärme mittelst einer kontinuierlich wirkenden Absorptionskältemaschine und Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Absorptionskältemaschinen, bei welchen ein Kältemittel in einem Kocher aus festen oder flüssigen Absorptionsstoffen ausgetrie ben wird, izm dann "über einen Kondensator einem Verdampfer zugeführt zu werden, in welchem das Kältemittel unter Wärmeauf nahme verdampft wird und dann in einen Absorber gelangt,
in welchem es unter Wärmeabgabe sieh in der Absorptionsflüssig keit wieder löst oder sich mit dem festen Absorptionsstoff verbindet, sind schon be kannt.
Ferner sind Kombinationen von Kälte anlagen mit Heizungsanlagen bekannt, die die Ausnutzung der Abwärme der Kälte maschinen bezwecken. Bei einer bekannten Anor.dnunä dieser Art für Zentralheizung wird die aus dem Heizkörper kühl zurück kehrende Heizflüssigkeit durch Heizröhren bezw. Heizschlanjen durch den Absorber und weiter. den Kondensator der Kältemaschine geleit4:t, um nachher in die Heizräume wieder aufzusteigen.
Bei ihrem Durchgang durch den Absorber und -den Kondensator wird die Reizflüssigkeit -durch die Abwärme der Kältemaschine erwärmt. Bei dieser bekann ten 7.entralheizunbsanlage muss die in die Heizflüssigkeit übergangene Abwärme der Kälterna,sehine sofort ausserhalb der den Ab sorber und den Kondensator enthaltenden Ge fässe abgeführt werden. Sollte die Wärme abführung nicht stattfinden, so würde .die Temperatur in den genannten Gefässen stei gen und infolgedessen würden die Drücke in der Kältemaschine unzulässige und gefähr liche Mrerte annehmen.
Derartige Heizungs anlagen sind also nicht anpassungsfähig -und kommen daher für Wärmeaufspeicherung nicht in Frage.
Anderseits sind bereits Anordnungen vor geschlagen worden zur Rekuperierung der Abwärme von periodischen Absorptionskälte maschinen. Bei .den periodischen Absorp- tionskältemaschinen erfolgt jedoch durch eine einzige Rohrleitung mit Kondensator das Zuströmen des ausgetriebenen Kältemittels zum Verdampfer während der Heizperiode und das Zurückströmen desselben aus dem Verdampfer in den Absorber während der Kühlperiode.
Diese Arbeitsweise hat fol gende Nachteile: Wärme- und Kälteerzeu gung erfolgen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander (ZeitIedarf). Ferner muss zur Erreichung der Absorption das durch die Kondensationswärme aufgeheizte Nutzwasser entfernt und durch Kaltwasser ersetzt wer den. Auch diese Anordnung ist deshalb nicht anpassungsfähig. Es ergibt sich ferner -die Notwendigkeit Warmwasser eventuell nutz los ablassen zu müssen, um Kälteleistung zu erreichen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausnutzung und Speiche rung von Wärme mittelst einer kontinuierlich wirkenden Absorptionskältemaschine, wel ches .dadurch gekennzeichnet ist, @dass ein in einem Speicherbehälter enthaltenes Mittel durch vom Kocher oder Absorber oder Kon- denser abgegebene Wärmeerwärmt wird. Die Erfindung umfasst ferner eine Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Zweck mässigerweise werden die drei genannten Ele mente in einem einzigen Behälter unterge bracht.
Dabei wird die totale Abwärme samt Verlustwärme des Kochers restlos ausgenutzt.
Eine praktisch brauchbare Anordnung kann aber beispielsweise auch mit zwei ver schiedenen Behältern erzielt werden.
Die Erfindung lässt sich besonders vor züglich auf .die Kombination eines Heiss wasserspeichers mit einem Kühlschrank an wenden. Die drei Elemente, Kocher, Konden sator und Absorber können zweckmässiger weise im untern Teil des Boilers eingebaut sein, wobei der Verdampfer in bekannter Weise zur Kälteerzeugung in einem Kühl schrank angeordnet ist. Die totale Heiz leistung des Heisswasserspeichers setzt sich somit aus der dem Kocher zugeführten Wärmemenge zuzüglich der durch .das Kälte mittel aus dem Verdampfer bezw. Kühl- schrank entzogenen Wärme zusammen wäh rend die Kälteleistung kostenlos erzielt wird.
Die Zeichnung dient zur beispielsweisen Erläuterung des erfindungsgemässen Verfah rens und es zeigen: Fig. 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ausführung des Ver fahrens.
Es bezeichnet in beiden Figuren, 1 den Kocher, 2 den Kondensator, 3 den Ver dampfer und 4 den Absorber einer kon tinuierlich wirkenden Absorptionskälte- masebine. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1. wird der Kocher 1 durch irgend eine in 1 a angebrachte Heizung geheizt. Diese kann eine elektrische oder eine Gas- oder auch eine andere Heizung sein. Im Kocher befindet sich eine (nicht eingezeichnete) Ab sorptionsflüssigkeit, in welcher das Kälte- mittel gelöst ist. Als Absorptionsflüssigkeit kann zum Beispiel Wasser und als Kälte kittel zum Beispiel Ammoniak verwendet werden.
Es können aber selbstverständlich auch andere Stoffe zu diesen Zwecken Ver wendung finden.
Infolge der durch die Heizung entwickel ten Wärme wird in bekannter Weise das Ammoniak aus der Flüssigkeit ausgetrieben und steigt durch die Ieitung 5 zum Konden sator 2, .während. das grösstenteils entgaste heisse Wasser durch das Rohr 6 in den Ab sorber 4 geleitet wird (auf der Zeichnung durch einen Pfeil angedeutet).
Bei seinem Durchfluss durch den Kondensator 2 wird,das Ammoniak bezw. das Kältemittel durch das den Kondensator 2 umgebende Kühlmedium kondensiert und gelangt durch das Rohr 7 in den in einem separaten Kühlraum 8 an geordneten Verdampfer 3. In diesem wird :das Kältemittel verdampft und nimmt dabei Wärme aus dem Kühlraum auf, wodurch ,die gewünschte Kälteleistung erzielt wird.
Vom Verdampfer aus wird das Kältemittel durch das Rohr 9 in den untern Teil des Absorbers 4 geleitet, welcher zusammen mit dem Kocher und dem Kondensator in einem schematisch dargestellten, mit Wasser ge füllten Speicherbehälter 10 mit durch Pfeile angedeutetem Wassereinlauf und Auslauf untergebracht ist. Der Speicherbehälter 10 ist durch eine Isolierung gegen Wärmedurch gang geschützt.
Im Absorber 4 kommt das Kältemittel mit der aus der Leitung 6 ausströmenden ammoniakarmen Lösung in Berührung, und löst sich darin unter Wärmeabgabe an das im Speicherbehälter enthaltene Wasser, das die Wärme ununterbrochen aufnimmt. Im obern Teil des Absorbers 4 sammelt sich die ammoniakreiche Lösung, die das Rohr 11 in den Kocher 1 zurückführt, wo das Ammo niak unter Einwirkung .der Heizung von. neuem ausgetrieben wird. Die Richtung des Kältemittelumlaufes ist durch Pfeile ange deutet.
Der Druckunterschied zwischen Absorber und Kocher kann in bekannter Weise durch ein neutrales Gas oder auch durch eine in der Leitung 11. einzubauende Pumpe aufge nommen werden.
Der Speicherbehälter 10 könnte anstatt mit Kühlwasser auch mit einer andern Kühl flüssigkeit oder irgend einem Kühlgas gefüllt sein. Das Kühlwasser dient zur ununter brochenen Kühlung des Kondensators 2, so wie des Absorbers 4, das heisst .zur Abfüh rung der durch das Kältemittel abgegebenen Wärme. Ausserdem wird noch durch den ge heizten Kocher an das Küblwasser Wärme übertragen, welche, wenn der Kocher sich in einem Luftraum befindet, hauptsächlich durch Strahlung verloren geht.
Im allge meinen wird der Kocher gegen den Warm wasserraum in üblicher Weise isoliert, wo- bei die Isolierung je nach dem Verhältnis des Warmwasserbedarfes zum Kältebedarf eine vollständige oder teilweise sein kann. Bei grossem Warmwasserbedarf und relativ klei nem Kältebedarf wird eine schwache Isolie rung vorgesehen, während im umgekehrten Falle eine möglichst vollständige Isolierung gewählt wird.
Schliesslich wird noch durch die mehr oder weniger heissen, im Speicher behälter befindlichen Leitungen 5, 6, 11 Wärme an das Kühlwasser abgegeben. Die Wärme des aus dem Speicherbehälter 10 ab- geleiteten, erwärmten Wassers wird zu irgendeinem Zweck ausgenützt. Die Ab leitung des erwärmten Wassers aus dem Speicherbehälter kann jeweilen in gewünsch ter Menge und zu gewünschten Zeiten er folgen.
In Fig. 2 ist die Erfindung auf eine Kom- binatidn eines Boilers, .das heisst eines auto matisch gesteuerten Heisswasserspeichers mit einem Haushaltungskühlschrank angewendet. Im Boiler 12 mit Kaltwassereinlauf 13 und Warmwasserauslauf 14 sind Kocher 1, Kon densator 2 und Absorber 4 eingebaut und in gleicher Weise wie im vorhergehend beschrie benen Beispiel durch Leitungen miteinander verbunden.
Im Kühlschrank 15 ist der Ver dampfer 3 eingebaut, welcher durch Leitun gen 16 bezw. 17 mit dem Kondensator 2 bezw. dem Absorber 4 in Verbindung steht. Im Gegensatz zum Beispiel nach Fig. 1, in welchem die Leitungen 7 und 9 getrennt von einander angeordnet sind, sind hier die ent sprechenden Leitungen 16 und 17 :konzen trisch zueinander angeordnet, so dass die durch .dieselben fliessenden Mittel im Gegen strom fliessen.
Dadurch wird das vom Kon densator na^h dem Verdampfer fliessende Kältemittel -durch den im Gegenstrom flie ssenden Dampf allmählich gekühlt und er reicht im Verdampfer seine tiefste Tem peratur. Im übrigen ist die Wirkungsweise des Lösung s- und Kältemittelkreislaufes genau dieselbe wie im vorhergehend beschrie benen Beispiel, so dass es sich erübrigt, noch mals darauf im einzelnen zurückzukommen. Die Bewegungsrichtung des Kältemittels in den Leitungen 16 und 17 ist durch Pfeile an gedeutet.
Der Verdampfer 3 ist in Abteilun gen 3a unterteilt, in welchen die Verdamp fung erfolgt und zwischen welchen Höhlun gen 3b gebildet sind, die zur Erzeugung von Eis dienen. Der Verdampfer sitzt in einem mit Sole angefüllten Gefäss 18, welches auf einer Trennwand 19 des Kühlschrankes auf ruht. Zur Kühlung .des untern Kühlraumes 20 :des Kühlschrankes dient eine an dem Sole- gefäss 18 angeschlossene Kühlschlange 21, wobei zur Erhaltung eines selbsttätigen Um- laufen der Sole die Enden der Kühlschlange in verschiedenen Höhen des Gefässes ange ordnet sind.
Es kann während den Nieder tarifstunden bei entsprechend grosser Dimen- sionierung des Gefässes 18 eine grosse Menge Sole auf eine tiefe Temperatur abgekühlt werden, die dann während :den Nichtbetriebs- stunden der Kältemaschine Wärme au:s dem Kühlraum 20 abzuführen vermag. Die Tem peratur des Kühlraumes 20 kann durch Re gulierung des Kreislaufes der Sole reguliert werden.
Für den Fall, dass zeitweilig die Tem- peratur,des Warmwassers erheblich ansteigt, zum: Beispiel am Ende der Aufheizung des Warmwasserspeichers, so dass das Kälte mittel aus .dem Kondensator 2 noch im gas förmigen Zustand austritt, so wird die Kon densation durch die schon abgekühlte .Sole im Behälter 18 oder durch eine andere Kühlein richtung sichergestellt. Das kondensierte Kältemittel verdampft dann wieder im Ver dampfer.
Diese Massnahme verhindert die Entstehung unzulässig hoher Drücke in der Kältemaschine wie solche bei den bekannten Anordnungen mit periodischen Kältemaschi nen zu befürchten sind. Da somit sowohl Heisswasser im Boiler 12, als auch Kälte im Solebehälter 18 sich aufspeichern lassen, so wird durch die beschriebene Anlage eine volle Anpassungsfähigkeit an den Wärme- und Kältebedarf möglich.
Wie bereits. erwähnt, handelt es sich bei ,dem Verfahren gemäss vorliegender Erfin dung um -die Ausnutzung und Speicherung von Wärme mittelst einer kontinuierlich wirkenden. Absorptionskältemasohine. Dabei kann eine Verschlechterung .der Kälteerzen- 2, <I>;n</I> in Kauf genommen werden.
Dies trifft bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 hin sichtlich .des Kochers z ü, der nur teilweise gegen das umgebende Wasser isoliert ist, so dass er Wärme direkt dem Wässer abgibt, was für .die Austreibung des Kältemittels und demzufolge für die Kälteerzeugung ungün stig ist.
Auch kann die Verwendung der be reits abgekühlten Sole zum Kondensieren von allfällig in gasförmigem Zustand aus dem Kondensator austretenden Kältemittel für den Kälteprozess nicht als günstig angesehen werden. Indessen ist diese Nebenerscheinung beispielsweise für Haushalt-Boiler-Kühl- schränke belanglos, indem die dabei erzeugte Kälteleistung die vorhandenen Kältebedürf nisse hinreichend deckt, so dass -der ange strebte wirtschaftliche Fortschritt vollkom men erreicht wird.
Es ist in dem Beispiel gemäss Fig. 2 eine elektrische Heizung la mit automatischer Temperaturregulierung angenommen. 22 ist die elektrische Stromzuführungsleitung, 23 der im Boiler 12 eingebaute Temperatur < regier zur Steuerung des elektrischen Heiz körpers und 24 die Verbindungsleitung zwi schen Temperaturregler und Heizkörper.
Die Pfeile 25, 26,- 27, 28, 29 und 30 zeigen die Richtung des Kühlwasserumlaufes. Das durch den Einlauf 13 in :den Boiler eintre tende kalte Wasser (Pfeil 25) bestreicht den Absorber 4 und steigt .dann gemäss Pfeil 26 über eine zwischen Absorber und Kocher einerseits und Kondenser anderseits vorge sehene wagrechte Trennwand 31 und kühlt weiter unter Wärmeaufnahme den Kon.den- satar 2 ab. Oberhalb des Kondensators ist eine weitere Trennwand mit wagrechtem Teil 32 und senkrechtem Teil 33 angeordnet.
Durch den Teil 32 der Trennwand wird verhindert, dass das umlaufende Wasser auf steigen kann, ohne den Kondensator genü gend zu bestreichen. Nachdem das Wasser den Kondensator 2 vollständig bestrichen hat, steigt es gemäss den Pfeilen 27 und 28 zwi schen dem senkrechten Teil 33 -der Trenn wand 32, 33 und der Boilerwandung bis zum obern Ende des Heisswasserspeichers und kann ,dann durch den Warmwasserauslauf 14 zur Benutzungsstelle gelangen.
Ist der Aus lauf geschlossen, so drückt das steigende er hitzte Wasser .das in der Bailermitte noch vor handene kalte Wasser durch. einen am Teil 32 angeordneten, nach unten bis unterhalb des Absorbers 4 führenden Kanal 34 nieder, so dass der Wasserkreislauf gemäss den Pfeilen 29, 30, 26, 27 und 28 fortbesteht, bis der volle Inhalt des Heisswasserspeichers auf die gewünschte Temperatur erwärmt worden ist, worauf die Heizung selbsttätig .durch den auf diese Temperatur eingestellten Temperatur regler 23 ausgeschaltet wird.
Die notwendige Wärmeabführung aus dem Kälteträger kann durch die beschriebene Anordnung auf einer Temperaturstufe er folgen, welche die Auswertung des Kühl mediums bezw. Kühlwassers in hohem Masse erlaubt.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach Fig. 2 ist der, dass die Isolierung .des Kühl schrankes eine schlechte bezw. billige sein kann, da im allgemeinen in .der Haushaltung der Wärmebedarf im Vergleich zum Kälte bedarf ein sehr hoher ist. Durch die Isolie rung bedingte Verluste der Kälteanlage he- deuten aber in diesem Falle Wärmegewinne im Heisswasserboiler.
Die Erfindung kann sinngemäss zum Bei spiel auch angewendet werden für Brauerei- Kühlungs- und Siedeanlagen, Molkerei-,Siede- und Kühlanlagen, Schlächtereien-Siede- und Kühlanlagen, Troeknungsanstalten kombi niert mit Kühlanlagen, Kunsteis- oder Kühl anlagen kombiniert mit Hallenschwimmbad oder anderer Heisswasseranlage und für Fern heizungen mit Kühlanlage.
Es wird bei dem Verfahren gemäss der Erfindung oft wissentlich in einem für die Absorptionsmaschine ungünstigen Gebiet ge arbeitet, um dadurch andere Vorteile zu er reichen, wie zum Beispiel Verbesserung des -VVirkungsgrades der kalorischen Anlage.
Schliesslich kann die Erfindung durch Anbau einer Absorptionskühlmasehine der ?enaniiten Art an bereits bestehende kalo rische Anlagen zum Zwecke der kostenlosen Erzeugung einer gewünschten Kälteleistung bei gleichzeitiger Verbesserung des Wir kungsgrades der kalorischen Anlage ange wendet werden.