CH359821A - Verfahren zum Pumpen von Wärme von einem tieferen auf ein höheres Temperaturniveau - Google Patents

Verfahren zum Pumpen von Wärme von einem tieferen auf ein höheres Temperaturniveau

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CH359821A
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Einar Johansson Hilding Jonas
Georg Norbaeck Per Johan
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Einar Johansson Hilding Jonas
Georg Norbaeck Per Johan
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/04Heat pumps of the sorption type

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Description


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 Verfahren    zum      Pumpen   von Wärme von    einem      tieferen   auf    ein   höheres    Temperaturniveau   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pumpen von Wärme von    einem   tieferen auf ein höheres Temperaturniveau. In der Industrie fällt oft bei Vorgängen verschiedener Art, wie der Kühlung von Öfen, Generatoren, Motoren und    dergleichen,   Wärme an, die so niedrige Temperatur hat, dass sie sich nicht wirtschaftlich zu Heizzwecken ausnützen oder in mechanische Energie umwandeln lässt. Auch in der freien Natur sind grosse Mengen Wärme vorhanden, die sich bisher nicht in wirtschaftlich lohnender Weise verwerten liessen.

   Hierzu ist es vielmehr notwendig, die Wärme in Richtung auf eine. höhere, besser verwertbare Temperatur umzuformen. Zu diesem Zwecke ist es an sich denkbar und auch schon vorgeschlagen worden, eine    Umwandlung   mit Hilfe einer    sogenannten   Wärmepumpe vorzunehmen. Diese Wärmepumpe arbeitet    grundsätzlich   wie eine gewöhnliche,    kompressorgetriebene   Kühlmaschine mit Verdampfung und    Kondensierung   eines Kältemittels, wobei im Kondensator eine höhere Temperatur erhalten wird.

   Der    wesentliche   Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass hohe    Drücke   erforderlich werden, weswegen    sowohl   die Anschaffung der    Kompressoranlage   als auch ihr Betrieb und ihre Unterhaltung kostspielig sind. 



  Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, ein Verfahren zu entwickeln, das nach demselben grundlegenden Leitgedanken vor sich geht-, sich aber von dem bekannten Verfahren dadurch unterscheidet, dass das Pumpen der Wärme auf ein höheres Temperaturniveau ohne Kompressor durchgeführt wird. Hierdurch wird die dazu benötigte Anlage billiger, und es stellen sich die Betriebsund Unterhaltungskosten sehr gering. Die für das vorerwähnte Pumpen der Wärme erforderliche Energie wird der Wärmeenergie entnommen, die in einem wärmeabgebenden Mittel vorhanden ist. Das Verfahren nach der Erfindung setzt voraus, dass der Dampfdruck des Kältemittels während eines    Teiles   des    Zirkulationsverlaufes      herabgesetzt   wird. 



  Die Erfindung    betrifft   ein Verfahren zum Pumpen. von    Wärme   von    einem   tieferen auf ein höheres    Temperaturniveau   mit    Hilfe   des Temperaturunterschiedes zwischen einem wärmeabgebenden und einem wärmeaufnehmenden Mittel, welches Verfahren erfindungsgemäss dadurch    gekennzeichnet   ist, dass eine    Kältemittellösung      eines   den Dampfdruck des    Kältemittels   herabsetzenden Mittels und eines    darin   gelösten    Kältemittels   in einem ersten Verdampfer mit Hilfe des wärmeabgebenden Mittels erwärmt wird, um das Kältemittel zu verdampfen,

   und die Dämpfe dieses Kältemittels dann unter demselben    Druck   bei der Temperatur des wärmeaufnehmenden Mittels in einem    Kondensator   kondensiert    werden,.   dass das vom den Dampfdruck herabsetzenden Mittel befreite Kältemittel bei der Temperatur des wärmeabgebenden Mittels    in   einem zweiten Verdampfer zum Verdampfen gebracht wird, um Dampf höheren Druckes zu erhalten, und dass der    Kältemitteldampf   unter dem höheren Druck in dem in einem Absorber    befindlichen,   den Dampfdruck herabsetzenden Mittel gelöst wird, so dass eine höhere Temperatur als die des wärmeabgebenden Mittels erzeugt wird, wonach die an Kältemittel reiche Lösung zu dem ersten Verdampfer zurückgeleitet und durch von.

   ihm kommenden, an    Kältemittel   arme Lösung ersetzt wird, wobei die    Källemittel-      konzentration   in dem ersten Verdampfer so bemessen wird,    däss   in diesem und im Kondensator genügender Druck, zum Erreichen einer Kondensation in dem letzteren erhalten wird, ungeachtet vorkommender Schwankungen in den Temperaturen des 

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    wärmeaufnehmenden   und des wärmeabgebenden Mittels bzw. in dem Temperaturunterschied zwischen ihnen. 



  Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:    Fig.   1 ein Diagramm,    Fig.   2-6 in schematischer Darstellung fünf verschiedene    Ausführungsformen   einer Anlage zum Pumpen von Wärme von einem tieferen auf ein höheres Temperaturniveau. 



  Ein mit 10 bezeichneter erster Verdampfer enthält ein Kältemittel und ein dessen Dampfdruck herabsetzendes Mittel. Das    Kältemittel   kann Ammoniak, das den Dampfdruck herabsetzende Mittel Wasser, in welchem das Ammoniak gelöst ist, sein. Eine Leitung 12 verbindet den Verdampfer 10 mit einem Kondensator 14. Ein zweiter Verdampfer 16 steht in Verbindung mit dem Kondensator 14 durch eine Leitung 18, in welcher eine Pumpe 20 vorgesehen ist. In den Verdampfern 10, 16 sind Rohrschlangen 22 und 24 angeordnet, durch die ein wärmeabgebendes Mittel die beiden Verdampfer 10, 16 in Parallelstrom durchfliesst, und zwar tritt dieses Mittel durch eine Leitung 26 ein und entweicht durch eine Leitung 28.

   Das    wärmeabgebende   Mittel wird einer zugänglichen Wärmequelle entnommen, wie etwa dem Ablaufkühlwasser eines Kraftwerks, das gewöhnlich abgelassen wird, ohne noch ausgenutzt zu werden. 



  In der folgenden Beschreibung wird für dieses Kühlwasser eine Eintrittstemperatur von    +40"C   angenommen. Der Kondensator 14 ist ebenfalls mit einer Rohrschlange 30 versehen, durch welche ein wärmeaufnehmendes Mittel, wie See- oder Flusswasser, hindurchfliesst, dessen Temperatur also von der klimatischen Gegebenheit abhängig ist. 



  Im ersten Verdampfer 10 wird das Kältemittel verdampft und entweicht durch die Leitung 12, in welcher ein    Wasserabscheider   bekannter Art angebracht sein kann. Die    Kältemitteldämpfe   werden im Kondensator 14 bei demselben Druck wie dem im ersten Verdampfer 10 herrschenden kondensiert. Das    flüssige   Kältemittel wird dann von der Pumpe 20 in den zweiten Verdampfer 16 gepumpt, in welchem infolge der Befreiung des Kältemittels von dem den Druck herabsetzenden Mittel ein höherer Druck herrscht, und welcher in derselben Weise wie der erste Verdampfer 10 von dem wärmeabgebenden Mittel erwärmt wird.

   Die verfügbare Wärmequelle ist also dazu benutzt worden, den Druck in dem Kältemittel zu erhöhen, und sie hat somit dieselbe Arbeit verrichtet wie der Kompressor in einer    kompressorgetriebenen   Wärmepumpe. 



  Die    Kältemitteldämpfe   entweichen aus dem zweiten Verdampfer 16 durch eine Leitung 31 zu einem Absorber 32, der in der gleichen Weise wie der erste Verdampfer 10 das den Dampfdruck herabsetzende Mittel    enthält.   Der    Kältemitteldampf   wird von diesem Mittel absorbiert und die Absorptionswärme wird nun als höhere Temperatur als die zu- geführte abgegeben. Die in dem Absorber 32 erzeugte Wärme wird von dort mit Hilfe einer Rohrschlange 34 weggeleitet. 



  Da das Kältemittel in dem Absorber 32 ständig mit den Dampfdruck herabsetzendem Mittel angereichert wird, wird dieses Mittel zum Umlauf zwischen dem Absorber 32 und dem ersten Verdampfer 10 gezwungen. Zu diesem Zwecke sind diese beiden Behälter miteinander durch Leitungen 36, 38 und 39 verbunden, die über einen Teil ihrer Länge als    Gegenstromwärmeaustauscher   40 ausgebildet sind, um Wärmeverluste    weitestmöglich   zu verhindern. In dieses Leitungssystem ist ferner ein    Zirkulationsaggregat   42 eingesetzt. Es kann die Form einer kombinierten Flüssigkeitspumpe und eines    Flüssigkeitsmotors   haben. Da durch das Agregat eine grössere Menge Flüssigkeit zum niedrigen Druck strömt als in der entgegengesetzten Richtung, ist sein Kraftverbrauch sehr klein.

   Auch die Pumpe 20 verbraucht nur wenig Kraft, weil sie Flüssigkeit nur in der Richtung zum höheren Druck hin fördert. 



  In der Leitung 39, durch die das an Kältemittel angereicherte, den Dampfdruck herabsetzende Mittel von dem Absorber 32 zu dem Verdampfer 10 strömt, oder in einer auf beiden Seiten des    AgUre-      gates   42 an die Leitung 39 angeschlossenen Umgehungsleitung 41, ist, wie aus der    Fig.2   hervorgeht, ein Ventil 43 vorgesehen, dessen    beweglicher   Ventilkörper von einer Membran 45 beeinflusst wird. Durch eine von dem zweiten Verdampfer 16 ausgehende Leitung 47 steht die eine Seite der Membran 45 unter dem in diesem Verdampfer 16 herrschenden Druck. Das Ventil 43 ist so ausgebildet, dass es stets, ungeachtet der Druckschwankungen, den Druck im Absorber 32 etwas niedriger hält als den Druck in dem zweiten Verdampfer 16. 



  Das in    Fig.   1 dargestellte Diagramm veranschaulicht den Dampfdruck als eine Funktion der in Celsiusgraden angegebenen Temperatur. Die Kurve 44 zeigt den Dampfdruck für das Gemisch von Kältemittel, hier    NH3,   und von den Dampfdruck herabsetzendem Mittel, hier Wasser, während die Kurve 46 den Dampfdruck für das reine Kältemittel darstellt. Wie bereits erwähnt, hat die Wärmequelle eine Temperatur von    +400C.   Es sei ferner angenommen, dass der Druck im ersten Verdampfer 10 etwa 4,5    kg/cm2   beträgt. Im Verdampfer 10 herrscht der dem Punkt 48 des Diagramms entsprechende Zustand.

   Im Kondensator 14 wird das Ammoniak -unter unverändertem Druck auf    +30C   gekühlt, welche Temperatur als die des wärmeaufnehmenden Mittels angenommen wird (unvermeidbares Temperaturgefälle zwischen den verschiedenen Mitteln bleibt im vorliegenden Zusammenhang unberücksichtigt). Hiermit hat das Ammoniak in dem Kondensator 14 den Punkt 50 des Diagramms erreicht. Die Pumpe 20 erhöht den Druck des kondensierten Ammoniaks auf 

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 16    kg/cm2,   was dem Punkt 52 des Diagramms entspricht. In dem Absorber 32 wird das Ammoniak von dem Wasser bei diesem höheren Druck absorbiert, und die Temperatur steigt dann entsprechend dem Punkt 54 der Kurve 44 auf 80  C.

   Der Kreislauf wird dadurch vollendet, dass das Gemisch von Ammoniak und Wasser in den ersten Verdampfer 10 zurückgeleitet wird, in welchem der Zustand gemäss dem Punkt 48 herrscht. 



  Je grösser die Herabsetzung des Dampfdruckes, desto höher wird die im Absorber 32 erhaltene Temperatur. Der Dampfdruck muss jedoch    immer   so hoch sein, dass die    Kond)ensierung   im Kondensator 14 bei der von dem wärmeaufnehmenden Mittel abhängigen Temperatur sichergestellt ist. 



  In der Praxis muss man gewöhnlich mit Schwankungen der Temperatur des wärmeaufnehmenden bzw. des wärmeabgebenden Mittels    rechnen.   Es ist in solchen Fällen von grosser Bedeutung, dass die Herabsetzung des Dampfdruckes dementsprechend verändert werden kann, damit im Absorber 32 die    höchstmögliche   Temperatur erhalten wird. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Kondensator 14 und der Pumpe 20 ein Sammelbehälter 56 in die Leitung 18 eingesetzt. Dieser Behälter 56 enthält also reines Kältemittel in flüssigem Zustand. Wenn die Temperatur im Kondensator 14 sinkt, geht die    Kondensierung   in schnellerem Tempo vor sich. Dasselbe Ergebnis erhält man, wenn die Temperatur im ersten Verdampfer 10 und damit der Dampfdruck des Kältemittels steigen.

   Der Flüssigkeitsstrom des    Kondensators   14 und des zweiten Verdampfers 16 wird dagegen von der Pumpe 20 geregelt. Wenn die    Kondensierung   schneller verläuft, wird sich daher Kältemittel im Behälter 56 sammeln. Dies hat zur Folge, dass das den Dampfdruck herabsetzende Mittel im Absorber 32 und im ersten Verdampfer 10 ärmer an Kältemittel wird. Folglich wird die Herabsetzung des Dampfdruckes grösser, und die Temperatur im Absorber 32 steigt, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist.

   Wenn umgekehrt die Temperatur im Kondensator 14 steigt oder im ersten Verdampfer 10 fällt, sinkt die Intensität des    Kondensierungsverlaufs;   aber da    Kälte-      mitteldampf   mit    gleichbleibender   Menge    in   der Zeiteinheit in den Absorber 32 hineingepumpt wird, wird in diesem das den Dampfdruck herabsetzende Mittel angereichert, und schliesslich erhält man im Kondensator 14 einen für die    Kondensierung   genügenden    Druck   dank der ständigen Umwälzung von Gemisch zwischen dem Absorber 32 und dem ersten Verdampfer 10. Die Herabsetzung des Dampfdruckes passt sich somit ständig und selbsttätig dem Temperaturunterschied zwischen der wärmeabgebenden Quelle und dem wärmeaufnehmenden Mittel an.

   Es leuchtet ein, dass die Umformung von Wärme in Richtung auf höhere Temperatur um so grösser wird, je grö- sser der vorerwähnte Temperaturunterschied ist. Das in der Leitung 39 bzw. 41 vorgesehene, vom Druck in dem zweiten Verdampfer 16 gesteuerte Ventil 43 hat zur Aufgabe, ständig einen möglichst hohen Druck im Absorber 32 aufrechtzuerhalten. Dieser Druck muss jedoch stets so niedrig sein, dass die    Kältemitteldämpfe   vom zweiten Verdampfer 16 in der Richtung zum Absorber 32 strömen können. Das Ventil 43 wirkt also derart, dass der Druck im Absorber 32 stets etwas unter dem Druck im zweiten Verdampfer 16 gehalten wird.

   Demzufolge folgt der Druck im Absorber 32 dem Druck im zweiten Verdampfer 16, gleichviel ob    letzterer   Druck sich infolge von Schwankungen in der Temperatur des wärmeabgebenden bzw. des wärmeaufnehmenden Mittels ändert. Die Ausführungsform gemäss der    Fig.   3 unterscheidet sich von der beschriebenen dadurch, dass sie    mit   druckausgleichendem,    iner-      tem   Gas arbeitet. Dieses Gas steht also unter einem Druck, der dem Druckunterschied zwischen der Hoch- und der Niederdruckseite der Anlage gemäss der    vorbeschriebenen   Ausführungsform entspricht. Das    inerte   Gas ermöglicht es, ganz ohne Pumpen und ähnliche Organe für die Beeinflussung der Strömung der Mittel zwischen den verschiedenen Teilen der Anlage auszukommen.

   Das    inerte   Gas füllt den nicht von Flüssigkeit eingenommenen Raum in dem ersten Verdampfer 10, dem Kondensator 14 und dem Sammelbehälter 56 aus. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kondensator 14 höher gelegen als der Verdampfer 10, weswegen das    inerte   Gas schwerer sein muss als das den Dampfdruck herabsetzende Mittel. Falls letzteres Ammoniak ist, kann das    inerte   Gas Stickstoff sein. Wenn die Höhenlage des Kondensators 14 und des ersten Verdampfers 10 umgekehrt ist, muss das    inerte   Gas leichter sein als das Mittel. 



  Der erste Verdampfer 10 und der Kondensator 14 stehen    miteinander   in Verbindung über zwei Leitungen 58 und 60, die über einen Teil ihrer Länge als    Wärmeaustauscher   62    ausgebildet   sind. Die Leitung 58 ist an die    genannten   Behälter in deren Oberteile angeschlossen. In beiden Behältern münden die Leitungen beide oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Der erste Verdampfer 10 kann mit einer oder mehreren Platten 68 versehen sein, über welche die vom Absorber 32 durch die Leitung 38 zurückkehrende, an Kältemittel reiche Lösung fliesst.

   Dies geschieht, um die Lösung in gute wärmeleitende    Berührung   mit der Wärmeschlange 22 zu bringen und    gleichzeitig   eine grössere    Verdamp-      fungsfläche   zu erhalten. Durch die    im   ersten Verdampfer 10 vor sich gehende Verdampfung von Kältemittel wird das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels stehende    Gasgemisch   reich an Kältemitteldampf.

   In dem Kondensator 14, wo die Kältemitteldämpfe zu Flüssigkeit niedergeschlagen werden, wird die Gasatmosphäre arm an    Kältemitteldampf.   Dies hat zur Folge, dass zwischen den beiden Behältern eine Zirkulation zustande kommt, derart, dass das an Kältemittel reiche Gasgemisch im ersten Ver- 

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    dampfer   10 wegen seines verhältnismässig niedrigen spezifischen Gewichts in der Leitung 58    aufwärts   steigt,    während   das    spezifisch   schwerere Gasgemisch im Kondensator 14 in der Leitung 60 abwärts fällt. Die beiden Gasströme tauschen im    Wärmeaustau-      scher   62 Wärme aus. 



  Zwischen dem Kondensator 14 und dem zweiten Verdampfer 16 ist ein allgemein mit 70 bezeichneter Druckausgleicher eingesetzt. Er besteht aus zwei Behältern 72 und 74, die hinsichtlich ihrer Höhenlage gegeneinander verschiebbar sind und die beide    teilweise   eine das Kältemittel absorbierende Flüssigkeit, z. B. Öl, enthalten. Der obere    Behälter   72 und der Kondensator 14 sind beide an ihrem Oberteil durch eine Leitung 76 miteinander verbunden. Eine Leitung 78 geht vom Oberteil des    untern   Behälters 74 aus und mündet im Oberteil des zweiten Verdampfers 16. Die beiden Behälter 72 und 74 sind miteinander durch eine Leitung 80 verbunden, die sich von dem Flüssigkeitsraum des oberen Behälters 72 in den Flüssigkeitsraum des unteren Behälters 74 hinab erstreckt. 



  Der Druckausgleicher 70 hat zur Aufgabe, den Druck des    inerten   Gases dem Druck des Kältemitteldampfes    im   Kondensator 14 und im zweiten Verdampfer 16 anzupassen. Der Druck des Kältemitteldampfes ist im Kondensator 14 wesentlich niedriger als im zweiten Verdampfer 16, und die Grösse dieses Druckunterschiedes wird von der Temperatur einerseits des wärmeabgebenden und anderseits des wärmeaufnehmenden Mittels beeinflusst. Da der zweite Verdampfer 16    lediglich   eine Dampfatmosphäre des Kältemittels enthält, ist der Druck hier nur von der Temperatur und nicht vom Raumgehalt abhängig.

   Auf der Seite der Anlage dagegen, die mit dem    inerten   Gas gefüllt ist, verringert sich der Druck des    inerten   Gases, wenn der Raumgehalt zunimmt und    umgekehrt.   Der Flüssigkeitsspiegel in den miteinander in Verbindung stehenden    Behältern   72 und 74 wird daher    immer   so verschoben, dass ein Druckgleichgewicht zustande kommt. 



  Der Absorber 32 ist unterhalb des ersten Verdampfers 10 angebracht und dieser seinerseits unterhalb des zweiten Verdampfers 16. Die Leitung 31 erstreckt sich also nach unten vom    zweiten   Verdampfer 16 zum Absorber 32, wo sie nahe dessen Boden mündet. Zwischen der unteren Mündung 82 der Leitung 31 und dem    Flüssigkeitsspiegel   im ersten Verdampfer 10    steht   eine Flüssigkeitssäule, deren Höhe Hl ist. Damit die    Kältemitteldämpfe   durch die Leitung 31    hindurchströmen   können, muss in dieser eine Flüssigkeitssäule verdrängt werden, welche der Flüssigkeitssäule    Hl   entspricht.

   Diese Verdrängung wird mittels des    Druckausglei-      chers   70 bewirkt, in welchem eine Flüssigkeitssäule von der Höhe    H3   vorhanden    ist,   deren Gewicht das der Säule    H1   übersteigt. Das Gewicht der in Rede stehenden Flüssigkeitssäulen wird teils durch ihre lotrechte Erstreckung bestimmt, teils aber auch durch das spezifische Gewicht der beiden    Flüssi-      keiten.   Letzteres kann bei der    Flüssigkeit   in dem Druckausgleicher 70 grösser sein. 



  In der den Sammelbehälter 56 mit dem zweiten Verdampfer 16 verbindendem Leitung 18 ist ein Organ 84 angebracht, welches so eingestellt sein kann, dass es im    Sammelbehälter   56 einen Flüssigkeitsstand hält. Das Gewicht der Flüssigkeitssäule    H2   zwischen dem Organ 84 und dem Flüssigkeitsspiegel im Sammelbehälter 56 ist grösser als das Gewicht der Flüssigkeitssäule    H3.   Dies hat zur Folge,    d@ass   das Kondensat selbsttätig durch die Leitung 18 zum zweiten Verdampfer 16    fliessen   kann. 



  Beim    Ingangsetzen   der Anlage strömen die .im zweiten Verdampfer 16 entwickelten Kältemitteldämpfe durch    d'as   Rohr 31 in den Absorber 32. Dessen Temperatur steigt und gleichzeitig wird das den    Dampfdruck   herabsetzende Mittel reicher an Kältemittel. Wenn die vorgesehene Temperatur erreicht wird und die Flüssigkeit mit    Kühlmitteldämpfen   gesättigt ist, entweicht Dampf durch den Absorber 32 hinauf in einen Teil 85 der Rückleitung 38. Dieser Dampf    verringert   das Gewicht der in dieser Rückleitung 38 stehenden    Flüssigkeitssäule   und erzeugt hierdurch eine Siede- oder    Heberwirkung,   welche die Rückflüssigkeit zur Mündung des Rohres 38 hebt.

   Die Decke 86 des Absorbers 32 kann sich schräg    aufwärts   zur unteren Mündung des Rohrteils 85 erstrecken, um das Eintreten des Dampfes in diese Mündung zu erleichtern. 



  Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich wahlweise entweder    zurErzeugungvon   Wärme als auch zur Erzeugung von Kälte anwenden, z. B. zur Luftkonditionierung sowohl im Winter als auch im Sommer. Eine hierfür geeignete Anlage ist in der    Fig.   4 veranschaulicht. Sie unterscheidet sich von der in    Fig.   2 gezeigten im wesentlichen nur dadurch, dass die im Absorber 32 vorgesehene Leitung 34 an zwei von je einem Ventil 92 kontrollierte Umlaufleitungen 88 und 90 angeschlossen ist. Die eine dieser Umlaufleitungen wird zur    Erwärmung      verwendet   und die andere zur Zufuhr eines wärmeaufnehmenden Mittels, wie Wasser. Das wärmeabgebende Mittel kann Luft mit der Temperatur der Aussenluft sein.

   Diese Luft kann gegebenenfalls weiter erwärmt werden,    zum   Beispiel dadurch, dass sie an sonnenerwärmten Dachflächen vorbei geleitet wird. Ein wärmeaufnehmendes Mittel durchströmt den Kondensator 16 durch ein Leitungssystem 94. In diesem System 94 und in einer es mit der Leitung 28 verbindenden Zweigleitung 96 sind    Ventile   98 angebracht, um die je nach der beabsichtigten Art der Luftkonditionierung erforderlichen Veränderungen der Strömungswege herbeizuführen. 



  Als Beispiel sei erwähnt, dass bei einer Temperatur der Aussenluft von 32  C und einer Temperatur des wärmeaufnehmenden Mittels von 20  C im zweiten Verdampfer 16 eine Temperatur von 10  C er- 

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 halten werden kann, abgesehen von den unvermeidlichen Wärmeverlusten in der Anlage. 



  Ist der verfügbare    Temperaturunterschied   gering oder wünscht man eine höhere Temperatur zu erhalten, als mit einer einfachen    Anlage   der    vorbe-      schriebenen   Art erhältlich, so kann man noch eine weitere ähnliche Anlage    hinzuschalten,   die dann mit der in der ersten Anlage erhaltenen höheren Temperatur arbeitet. Man kann auch, wie    in   der    Fig.   5 gezeigt, einen Teil des von dem Kondensator 14 kommenden Kältemittels bei der höheren Temperatur, die in einem zusätzlichen Absorber 100 erhalten wird, verdampfen lassen.

   Dieser zusätzliche Absorber 100 wird mit    Kältemitteldämpfen   des in dem zweiten Verdampfer 16 herrschenden Drucks, bei dem Ausführungsbeispiel 16    kg/cm2,   gespeist. In dem zusätzlichen Absorber 100 werden die Dämpfe in dem    Lösungsmittel   absorbiert, wobei gemäss dem Beispiel eine Temperatursteigerung auf 80 ' C erhalten wird. In dem zusätzlichen Absorber 100 sitzt ein weiterer Behälter 102, der über eine Leitung 104 und eine Pumpe 106 mit Kältemittel aus dem Kondensator 14 gespeist wird.

   Der Behälter 102 nimmt die Temperatur des zusätzlichen Absorbers 100 an, und der Druck der    Kältemitteldämpfe   steigt unter den im vorliegenden Beispiel angenommenen Bedingungen auf ungefähr 42    kg/cm2.   Wenn diese Dämpfe dann von dem Lösungsmittel im zusätzlichen Absorber 100 aufgenommen werden, wird eine Temperatur von etwa l30  C erreicht. 



  Die den zusätzlichen Absorber 100 verlassende, an Kältemittel reiche Lösung wird mittels einer Pumpe 110 auf den hohen, im    Absorber   32 herrschenden Druck gebracht und danach in diesen Absorber 32 durch eine Leitung 112 geleitet. Die Leitung 108 und die Rückleitung 114 von dem Absorber 32 zu dem ersten Verdampfer 10 sind mit einem    Wärmeaustauscher   116 versehen. Die Leitung 114 ist ferner mit einem zweiten, zwischen dem    Zirku-      lationsaggregat   42 und dem    Wärmeaustauscher   116 angebrachten    Wärmeaustauscher   40 versehen.

   Der    Wärmeaustauscher   40 dient zum Austausch von Wärme zwischen der durch die Leitung 36 zum zusätzlichen Absorber 100 strömenden kältemittelarmen Lösung und der vom Absorber 32 zurückfliessenden    kältemittelreichen   Lösung, die in der Leitung 114 nach Durchgang durch den    Wärme-      austauscher   116 noch eine Temperatur von etwa 80  C hat. 



  Wie aus der    Fig.   6 ersichtlich ist, kann der Druckunterschied zwischen dem Absorber und dem Kondensator 14 zur Erzeugung mechanischer oder elektrischer Kraft ausgenutzt werden. Hierbei lässt man den    Kältemitteldampf   mit der höchsten Temperatur und dem grössten Druck auf dem Wege zum Kondensator 14 durch eine Expansionsmaschine, etwa eine Gasturbine 118, hindurchgehen.

   Die Ausführungsform nach    Fig.   6 unterscheidet sich von den    vorbeschriebenen      Ausführungsformen   hauptsächlich dadurch, dass der Absorber 32 durch die genannte Maschine 118 ersetzt worden ist.    DasDruckgefälle   zwischen dem Behälter 102 und dem Kondensator 14, im Ausführungsbeispiel 37,5 kg, wird in der Maschine 118 ausgenutzt, die hierbei von reinen Kältemitteldämpfen durchströmt wird. Diese werden dann dem Kondensator 14 durch eine Leitung 120 zugeführt. Die Leitung 120 kann in zwei Elemente aufgeteilt sein, von denen das eine, 122, mit einem    Sammel-      behälter   124 in Verbindung steht, der seinerseits mit der Leitung 18 und der Zuleitung 104    zum   Behälter 102 verbunden ist.

   Der Behälter 124 stellt einen Akkumulator dar, der bei verminderter Kraftentnahme von der Maschine 118    Kältemittelkonden-      sat   sammelt, um es bei    gesteigertem   Kraftverbrauch der Maschine 118 zuzuführen. Desgleichen ist die Leitung 36 bzw. das    Aggregat   42 mit einem Akkumulator 126 bzw. 128, die in Zeitabschnitten verminderten Kraftbedarfs    kältemittelarmes,   den Dampfdruck des Kältemittels    herabsetzendes.   Mittel speichert, verbunden. Die auf einem Mittelverbrauch von Leistung bemessene Anlage erhält auf diese Weise das Vermögen, Spitzenbelastungen zu genügen. 



  Anstelle der Pumpe 20 nach der    Fig.   2 kann man einen Behälter vorsehen, der    normalerweise   mit z. B. demselben Mittel gekühlt wird wie der Kondensator 14 und dem das Kühlmittel von dem Kondensator 14 zugeleitet    wird.   Wenn die Flüssigkeitsmenge im zweiten Verdampfer 16 auf einen bestimmten Spiegel abgesunken ist, wird ein Ventil etwa durch einen Spiegelregler betätigt und bewirkt, dass ein    Wärmeaustauschmittel:,   z. B. das Mittel, mit dem der zweite Verdampfer 16 erwärmt wird, mit dem vorerwähnten Behälter in Berührung kommt. Die in diesem    befindliche   Menge Kältemittel wird hierdurch zu teilweiser Verdampfung erwärmt, und dadurch wird genügender Druck für dessen Förderung zu dem zweiten Verdampfer 16 erhalten.

   In die Leitungen zu und von diesem Behälter sind    Rückventile   vorgesehen, die nur eine Strömung in der Richtung vom Kondensator 14 zum zweiten Verdampfer 16 zulassen. Ein mit dieser Ausführung verknüpfter Vorteil besteht darin, dass das    Kältemittel   erwärmt ist, wenn es    in   den zweiten Verdampfer 16 eintritt. Ferner lässt sich die Anlage mit    Vorteil   so ausführen, dass keine Zufuhr fremder Energie erforderlich ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Pumpen von Wärme von einem tieferen auf ein höheres Temperaturniveau mit Hilfe des Temperaturunterschiedes zwischen einem wärmeabgebenden und einem wärmeaufnehmenden Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kältemittel- lösung eines den Dampfdruck des Kältemittels herabsetzenden Mittels und eines darin gelösten Kältemittels in einem ersten Verdampfer mit Hilfe des wärmeabgebenden Mittels erwärmt wird, um das Kältemittel zu verdampfen, und die Dämpfe dieses Kältemittels dann unter demselben Druck bei der <Desc/Clms Page number 6> Temperatur des wärmeaufnehmenden Mittels in einem Kondensator kondensiert werden,
    dass das vom den Dampfdruck herabsetzenden Mittel befreite Kältemittel bei der Temperatur des wärmeabgebenden Mittels in einem zweiten Verdampfer zum Verdampfen gebracht wird, um Dampf höheren Druckes zu erhalten, und dass der Kältemitteldampf unter dem höheren Druck in dem in einem Absorber befindli- chen, den Dampfdruck herabsetzenden Mittel gelöst wird., so dass eine höhere Temperatur als die des wärmeabgebenden Mittels erzeugt wird, wonach die an Kältemittel reiche Lösung zu dem ersten Verdampfer zurückgeleitet und durch von ihm kommenden, an Kältemittel arme Lösung ersetzt wird,
    wobei die Kältemittelkonzentration in dem ersten Verdampfer so bemessen wird, dass in diesem und im Kondensator genügender Druck zum Erreichen einer Kondensation in dem letzteren erhalten wird, ungeachtet vorkommender Schwankungen in den Temperaturen des wärmeaufnehmenden und des wärmeabgebenden Mittels bzw. in dem Temperaturunterschied zwischen ihnen. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung der Dampfdruckherabsetzung des Kältemittels im Verhältnis zu den Temperaturen des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmenden Mittels durch Speichern von vom den Dampfdruck des Kältemittels herabsetzenden Mittel befreiten Kältemittel in flüssigem Zustand in einem Sammler erfolgt, derart, dass bei Vergrö- sserung des Temperaturunterschiedes eine grössere Menge Kältemittel aus dem im Dampfdruck herabgesetzten Kältemittel verdampft wird, als ihm nach Verdampfung zugeführt wird, während bei Verringerung des Temperaturunterschiedes gespeichertes Kältemittel hinzugesetzt wird. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Dampfdruck des Kältemittels herabsetzende Mittel ein druckgeregeltes inertes Gas ist. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Umwälzung des flüssigen Kältemittels bzw. der Kältemittellösung erforderliche Druckgefälle mit Hilfe eines in kommunizierenden Gefässen zirkulierenden inerten Gases bewirkt wird. 4.
    Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Absorber im Verhältnis zu dem Druck in dem zweiten Verdampfer durch ein in der Rücklaufleitung von dem Absorber zu dem ersten Verdampfer vorgesehenes Ventil geregelt wird, dessen Öffnungsgrad von dem Druck in dem zweiten Verdampfer abhängig gemacht wird, so dass die beiden Drücke bei Druckschwankungen in dem zweiten Verdampfer einander folgen. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verdampfung des vom den Dampfdruck des Kältemittels herabsetzenden Mittel befreiten Kältemittels durch Kühlung des den Dampfdruck herabsetzenden Mittels ein Unterdruckerzielt wird, welcher die Erzielung einer Temperatur gestattet, die unterhalb der Temperatur des wärmeaufnehmenden Mittels liegt. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dttass das Druckgefälle in der Zirkulation des Kältemittels zur Kraftgewinnung mit Hilfe einer Expansionsmaschine benutzt wird. 7.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Einführen des flüssigen Kältemittels in den zweiten Verdampfer erforderliche Drucksteigerung dadurch erhalten wird, dass vom Kondensator kommendes, in einem Behälter befindliches Kältemittel intermittierend erwärmt wird, bis durch teilweise Verdampfung der erforderliche Druck erreicht wird.
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