CH239501A - Wärmepumpen-Anlage mit mindestens zwei mit verschiedenen Wärmemitteln betriebenen Wärmepumpensystemen. - Google Patents

Description

  
 



     WärmepumpenuAnlage    mit mindestens zwei mit verschiedenen Wärmemitteln betriebenen   Wärmepumpensystemen.   



   Es ist   bekannt,    für   zwei- und    mehrstufige Wärmepumpen-Anlagen hoher Heiztemperatur verschiedene Wärmemittel zu verwenden, wobei gegen die Druckseite hin solche mit relativ grossem Dampfvolumen gewählt werden, um die oft lästige Volumenabnahme infolge Kompression wieder zu kompensieren, was besonders bei Zentrifugalverdichtern erwünscht ist. Die Übertragung der Wärme von einem Wärmemittel auf das andere erfolgte dabei bisher in sogenannten Verdampfer-Rondensatoren über Oberflächen-Wärmeaustauscher direkt von einem Wärmemittel auf das andere.

   Im Gegensatz dazu erfolgt die Wärmeübertragung bei einer Anlage nach der Erfindung nicht direkt, sondern die gesamte   Reizleistung eines    Wärmepumpensystems wird an einen Wärmeträger übertragen, welcher diese Wärme mindestens teilweise im Verdampfer an das nächstfolgende Wärmepumpensystem abgibt, das wiederum mit Hilfe eines andern Wärmemittels diese Heizwärme, einschliesslich des Wärmewertes der Verdichtungsarbeit dieser Wärmepumpe, an einen weiteren, in der Temperatur höher gelegenen Wärmeträger überträgt. Es hat dies den Vorteil besserer Regulierfähigkeit, besonders dann, wenn an einzelne Wärmeträgerkreisläufe noch Zwischenwärmeverbraucher angeschlossen sind und jeweils nur ein Teil der Wärme an das nächstfolgende Wärmepumpensystem weitergegeben wird.

   Eine solche indirekte Wärmeübertragung kann bei Verwendung von Wasser sowohl als Wärmemittel eines höher gelegenen Wärmepumpensystems als auch als Wärmeträger der benachbarten Wärmeträgerkreisläufe den weiteren Vorteil bringen, dass die Wärmeübertragung im direkten Einspritzverfahren erfolgen kann. Ausführungsbeispiele von Anlagen nach der Erfindung sind in den Fig. 1, la und 2 veranschaulicht.



   In Fig. 1 ist   Ä    das untere und B das obere   Wärmepump ensystem,    welche Systeme mit verschiedenen Wärmemitteln arbeiten.



  Das untere System empfängt beispielsweise  die   Umwelhrärme    aus einem Fluss 1, dessen Wasser durch Leitungen   2    und 3 über den Verdampfer 4 geleitet wird. Der Verdichter   6    saugt den Dampf über Leitung 5 an und drückt ihn über Leitung 7 in den Kondensator 8, während das Kondensat über Leitungen 9 und Drosselventil 10 zurückströmt. Die Kondensationswärme wird im Kondensator 8 auf den Wärmeträger des Kreislaufes C übertragen, in welchem zum Beispiel ein Wärmeverbraucher 12 eingeschaltet ist und parallel dazu der Verdampfer 15 des obern Wärmepumpensystems B.

   Der Kompressor 18 dieses Systems drückt das im Verdampfer    1. i verdampfte zweite Wärmemittel in den    Kondensator 20, welcher die Wärme an den   Wärmeträt, er    eines zweiten,   höher    gelegenen   \\7ärmeträgerkreislaufs    D abgibt (23, 24, 25).



  Das Kondensat kehrt über Leitung 21 und Drosselventil   22    zum Verdampfer 15 zurück.



  Die   ktbertragung    der gesamten Heizwärme vom   Wärinepumpensystem    A der niederen Stufe auf den Wärmeträgerkreislauf C und von dort auf den Verdampfer des   zweitenWärme-      piimpensystems    B hat wohl den Nachteil eines gewissen   Übertragungsgefälleverlustes,    anderseits hat es den Vorteil besserer Wärmeregu  liermöglichkeit    durch den Wärmeträger. Bei den bekannten Verfahren der direktenWärmeiibertragung durch den Wärmemitteldampf ist die Verteilung weniger leicht möglich.



     Man    kann nun aber auch den in Kauf genommenen Nachteil des zusätzlichen Temperaturgefälles in Kondensator 8 und Ver  dampfer    15 vermeiden, indem man sowohl für die Wärmeträger als auch für das Wärmemittel des obern Wärmepumpensystems   B    Wasser wählt bezw. das gleiche Medium. Es ist übrigens für hohe   Eeiztemperaturen    und in Verbindung mit Turbokompressoren das billige und ungefährliche Wasser sehr geeignet infolge seines für diese   Masehinenart    gut geeigneten Volumens, während für die untern Temperaturstufen volumenkleinere Wärmemittel geeigneter sind.

   Das für Wärmeträger und   Wärmemittel    identische Medium   ermög-       licht nun in den Wärmeaustauschern 15  ) und    20 die Wärmeübertragung im direkten Einspritzverfahren vorzunehmen, wie in Fig. la gezeigt. Man kann so nicht nur die Austauschfläche sparen, sondern auch noch das unbequeme Temperaturgefälle in kleinsten Grenzen halten.



   Diese direkte Kontaktnahme des zweiten   WVärmepumpensystems    B mit den benachbarten Wärmeträgerkreisläufen C und D bringt insofern eine gewisse Gefahr, als der flüssige Wärmeträger bei Versagen einer Pumpe den Kompressor   zum Ersaufen"    bringen kann.



  In Fig. 2, welche eine weitere Ausführungsform darstellt, ist gezeigt, wie der   Kompres-    sor gegen   dieses"Ersaufen"gesichert    werden kann, indem man die Einspritzwärmeaustauscher 15 und 20 je mit einem barometrischen Fallrohr 16 bezw. 23 versieht, welche zum Beispiel bei Wasser das in die   Wärmeaus-    tauscher 15 und 20 eingespritzte Wasser in die Behälter 28 und 29, also auf Atmosphäre, befördern, von wo sie mittels Pumpen 26 und 27 wieder den   Heizsystemen    zugedrückt werden. Es ist also in diesem Falle selbst beim Versagen der Pumpen 26 und 27 nicht möglich, dass der Kompressor 18 unter Wasser kommt, weil dieses durch die Fallrohre 16 und 23 abströmen kann.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wärmepumpenanlage mit mindestens zwei mit verschiedenen Wärmemitteln betriebenen Wärmepumpen systemen, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Heizleistung eines Wärmepumpensystems an einen Wärmeträger übertragen wird, welcher diese Wärme mindestens teilweise im Verdampfer an das nächstfolgende Wärmepumpensystem abgibt, das wiederum mit Hilfe eines andern Wärmemittels diese Heizwärme, einschliesslich des Wärmewertes der Verdichtungsarbeit dieser Wärmepumpe, an einen weiteren, in der Temperatur höher gelegenen Wärmeträger überträgt.

   UNTERANSPRCCHE: 1. Wärmepumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Wärmeträgerkreisläufe einen Teil der Wärme an Zwischcnwärmeverbraucher abgeben.

   2. Wärmepumpenanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wärmeübertragung in den verschiedenen Wärmepumpensystemen Oberflächen-Wärmeaustauscher vorgesehen sind.

   3. Wärmepumpenanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 mit zwei Wärmepumpensystemen, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmemittel des Wärmepumpensystems mit der höheren Temperaturlage, sowie die Wärmeträger der benachbarten Wärmeträgerkreisläufe ein und dasselbe Medium sind.

   4. Wärmepumpenanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung im Verdampfer und Kondensator des obern Wärmepumpensystems durch direkte Einspritzung erfolgt 5. Wärmepumpenanlage nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer und der Kondensator des obern Wärmepumpensystems je mit einem barometrischen Fallrohr ausgerüstet sind, um den Kompressor dieses Wärmepumpensystems vor Flüssigkeitseinbruch zu schützen.