CH185083A - Wärmepumpenanlage für Heizzwecke mit Kreiselverdichter. - Google Patents

Description

      Wärmepnmpenanlage    für Heizzwecke mit Kreiselverdichter.    Die     bequeme    elektrische Heizung bat bis  her wegen der höheren Stromkosten die Kohlen  oder Ölfeuerung nicht verdrängen können. Es  ist deshalb schon oft der Vorschlag gemacht  worden, die Heizwärme nicht unmittelbar zu  erzeugen, sondern sie der Umgebung bei tie  fer Temperatur zu entnehmen und mittels  sogenannter     "Wärmepumpe"    auf die ge  wünschte     Heiztemperatur    zu heben. Auf diese  Weise kann man das Mehrfache des Wärme  wertes der     Wärmepumpenarbeit    als Heiz  wärme hochpumpen.  



       Fig.    1 zeigt das Schema einer solchen  Wärmepumpe mit Verdampfer 1, Wärme  pumpe 2, Kondensator 3 und Drosselventil  4. In diesem geschlossenen Kreislauf strömt  ein Wärmemittel unter solchen Drücken, dass  im Verdampfer die Temperatur unter äusse  rer Umgebungstemperatur liegt und diejenige  im Kondensator über     Heizraumtemperatur.    Der       Verdampferwird    also die     Verdampfungswärme          Qo    aufnehmen unter Verdampfung des Wärme  mittels, und der Kondensator wird die Wärme  menge     Qo        +        .AL    abgeben als Heizwärme,

      wobei     AL    der Wärmewert der in der Wärme  pumpe aufgewendeten Arbeit ist. Im Drossel  ventil wird der höhere Druck des Konden  sators auf den tieferen des Verdampfers herab  gedrosselt.  



       Fig.    2 zeigt den Vorgang im Entropie  Diagramm nach dem     Idealprozess    nach     Carnot,     von dem der wirkliche Kreislauf infolge Wir  kungsgrades der Wärmepumpe und Drossel  verlusten im Drosselventil abweicht. Man  kann nun anhand dieses Bildes leicht erken  nen, dass der Leistungsaufwand umso kleiner,  je geringer das Temperaturgefälle ist. Soll  zum Beispiel Wärme von 0 o C     (T1    = 273         abs.)    auf die     Heiztemperatur    von 20 o gepumpt  werden, so verhält sich  
EMI0001.0021     
    Infolge der nötigen Temperaturgefälle im  Verdampfer und Kondensator und infolge der  erwähnten Maschinenwirkungsgrade muss man  aber mit dem drei- bis vierfachen Wert rech  nen.

   Rechnet man mit der     letzteren'Zahl,    so ist      für     Qo    = 1,<B><I>A</I></B>L = 0,28 = Wärmewert der  Verdichtungsarbeit,     Qo        +        AL=    1,

  28     =Heiz-          leistung.    Der Wärmewert der     Verdichtungs-          arbeit        ist        somit        nur        zirka        22        %        der        Heizwärme-          Dieses    an und für sich viel versprechende Ver  fahren wird aber leider durch den Kapital  dienst der notwendigen Einrichtung wieder  in Frage gestellt. Es hat deshalb nur Aus  sicht, wenn die Anlagekosten auf ein Min  destmass herabgedrückt werden können.  



  Hier setzt die vorliegende Erfindung ein,  die die Verwendung einer Wärmepumpe ge  ringsten Material- und Kostenaufwandes da  durch ermöglicht, dass für die Übertragung  der Wärme ein in dampfförmigem Zustand  schweres, zum Beispiel bezüglich Luft glei  chen Druckes mindestens zweimal schwereres  Wärmemittel verwendet und in einem Kreisel  verdichter als Wärmepumpe die Schallge  schwindigkeit dieses Mittels überschritten  wird, um so mit sehr schnell     laufendem    Kreisel  verdichter das verlangte Druckverhältnis mit  wenig Stufen, wenn möglich einstufig, errei  chen zu können.  



  Würde man beispielsweise     Tetrachlorkohlen-          stoff    mit r     --    5 bezogen auf Luft benützen,  so     ist        das    für 40 0 Temperaturgefälle nötige       uzz        N    65 000, was bei einem einstufigen Ge  bläse (z = 1) eine Umfangsgeschwindigkeit       u2    von 255 m/sec. erfordert. Man sieht also,  dass es trotz des hohen Druckverhältnisses  von zirka 10 möglich ist, einstufige Kreisel  verdichter zu verwenden, was auch dann noch  eine billige Maschine ergibt, wenn das Volu  men gegenüber anderen     Stoffen    grösser ist.

    Dagegen würde sich zum Beispiel     NHs    gar  nicht eignen, indem wohl das Dampfvolumen  70 mal kleiner, das nötige     u'z    aber ca. 7 mal  grösser ist. Da nun Turbogebläse bekanntlich  sehr grosse Schluckfähigkeit besitzen, ist das  grosse Volumen weniger preiserhöhend als die  Radzahl, welche bei<I>.HH</I> 7 statt 1 betragen  müsste.  



  Es ergibt sich jedoch bei der Verwendung  von Übertragungsmitteln hohen spezifischen    Gewichtes eine Schwierigkeit, die darin liegt,       dassfürsolchedieSchallgeschwindigkeitniedrig     ist, da sie der Wurzel aus dem spezifischen  Gewicht umgekehrt proportional ist. Bei dem  erwähnten Stoff,     Tetrachlorkohlenstoff,    mit  r     #---    5, bezogen auf Luft, wäre also die Schall  geschwindigkeit     @/5    = 2,3 mal kleiner als bei  Luft, also ungefähr 300 : 2,3 = 130 m/sec.  Würde man, wie bisher in Schleudergebläsen  üblich, bei Unterschallgeschwindigkeit blei  ben, so müsste man, statt ein einstufiges Ge  bläse mit 255 m/sec. anwenden zu können,  ein vierstufiges Gebläse mit 130 m/sec. brau  chen.

   Nach Massgabe der Erfindung wird des  halb vorgeschlagen, bei Verwendung dieser  schweren     Stoffe    die Schallgeschwindigkeit zu  überschreiten.  



  Es ist selbstverständlich, dass für die Über  schreitung der Schallgeschwindigkeit die       Dainpffübrung    in den Lauf- und     Leitrad-          kanälen    des Kreiselverdichters besonders ge  staltet werden muss, ähnlich wie man bei  Expansionsdüsen mit überkritischem Druck  verhältnis zuerst den Düsenquerschnitt ver  engt und nachher wieder erweitert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wärmepumpenanlage für Heizzwecke mit Kreiselverdichter, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übertragung der Wärme ein in dampfförmigem Zustand schweres Wärme mittel verwendet und im Kreiselverdicbter die Schallgeschwindigkeit dieses Mittels über schritten wird, zum Zwecke einer Verbilli gung der Anlage. UNTERANSPRUCH: WärmepumpenanlagenachPatentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht des Wärmemitteldampfes mindestens zweimal grösser ist als dasjenige von Luft gleichen Druckes.