DD201488A1 - Verfahren zur heizwaermeerzeugung fuer heizsysteme grosser temperaturspreizung - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zur Heizwaermeerzeugung fuer Heizsysteme grosser Temperaturspreizung wird auf dem gebiet der Waermeversorgung eingesetzt. Die Erfindung sichert die Waermeerzeugung mit geringem Primaerenergieaufwand. Das Wesen der Erfindung besteht in der stufenweisen Entladung des mehrstufigen Verdichters und der Enthitzung des Arbeitsmittelkondensates nach einer mehrstufigen Kondensation zum Zwecke der Annaeherung an den idealisierten Lorenzprozess. Das Hauptanwendungsgebiet liegt in der Waermepumpentechnik grosser Einheiten.
Description
Verfahren zur Heizwärme erzeugung für Heizsyeteme großer Temperaturepreizung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmebereitstellung für Heizsyeteme mittels Wärmepumpen, die durch geeignete Maßnahmen z.B. Rücklaufauekühlung mittels Wärmepumpe oder konventionelle Buoklauftemperaturabeenkung eine große Spreizung zwischen Tor- und Bücklauft emp eratur erhalten haben·
Bekannt sind mehrstufige Kompressionskältemaschinen und mehrstufige Kompressionswärmepumpen, Der an sich bekannte Temperaturwechsler (Innerer Wärmeübertrager) in der ein- und mehrstufigen Kompresflionflkälteanlage dient der Überhitzung des Ansaugdampf ее zur Beherrschung von Flüssigkeitsechlägen und Regelung sprobl emen .
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Lie an sich bekannte mehrstufige Verdichtung bei der Kältemaschine dient der Beherrschung der Druckverhältnisse im Verdichter bei notwendigen tiefen Kühl temperatur en und der Einschaltung von Zwischenkühlem sowie der Verdichteraufladung durch die Ansaugung und Verdichtung von Arbeitsmitteldampf aus einer höheren Kondensationв-stufe,
Weiterhin ist eine mehrstufige Wärmepumpe mit mehrstufiger Kondensation bekannt, welche den Sinn hat, die Leistungsziffer der Anlage in Abhängigkeit der Zahl der Stufen zu erhöhen. Der auf einer relativ niedrigen Verdichtungsendtemperatur erhöhte Arbeitsmittelteilstrom der ersten Verdichtungsstufe wird in der ersten Aufwärmstufe des Nutzkreislaufes kondensiert, ein Arbeitsmittel teil et rom der nächsthöheren Verdichtungsstufe überträgt seine Kondensationswärme in der zweiten Aufwärmstufe der Kondensationssäule auf den Nutzkreislauf u.s.w.
Mit einer dreistufigen Anlage, einer Wärmequelltemperatur von 120C läßt sich eine praktische Leistungsziffer g. von 4,77 erreichen, die inneren Wirkungsgrade der Stufe liegen bei 0,8 und die Gra'-digkeiten der Wärmeübertrager sind mit 4K angenommen. Eine weitere bekannte technische Lösung entstammt der DE-OS 3012670. Die Erhöhung der Leistungeziffer wird bekannterweise durch mehrere getrennte Wärmepumpenkreislaufe realisiert. Für gleiche Eingangsparameter erreicht diese Anlage eine Leistungeziffer von бр-3.15.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die innere Prozeßführung von Kompressionswärmepumpen so zu verbessern, daß bei hohen Vorlauftemperaturen eine Senkung des Primärenergieaufwandes erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde durch bekannte technische Effekte den Primärenergieträgereinsatz für den Antrieb von Kompressionswärmepumpen zu senken, indem durch ein geeignetes
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Verfahren die Prozeßführung enger an den Lorenzprozeß angepaßt wird. Dies wird erfindungsgemäß so gelößt, daß niedertemperaturige Nutzwärme auf niedrigem Niveau aue dem Wärmeprozeß ausgekoppelt und übertragen wird, mitteltemperaturige auf einen mittleren Temperaturniveau u.s.w. Nach der Auskopplung von Teilvolumenströmen auf den jeweils benötigten unterschiedlichen Temperaturniveau aus dem Verdichter, hierunter ist die Entladung des Verdichters zu verstehen, erfolgt die Einkopplung der Volumenströme in die Kondensationssäule und deren Enthitzung nach der Kondensation.
Der Vorteil des erfindungsmäßigen Verfahrens besteht in der hohen Leistungsziffer bezogen auf die Anzahl der Stufen d.h. bekannte technische Lösungen, um die gleiche Leistungsziffer zu erreichen, mit mehr Stufen realisiert werden«mußten.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines ichemati sch dargestellten Ausführungsbeispieles einer dreistufigen Anlage näher erläutert werden:
Die Umwelt energie steht mit einem lemperaturniveau von 120C zur Verfügung und wird im Verdampfer 14 der vorzugsweise mit R 12 als Arbeitsmittel arbeitende Wärmepumpenanlage auf 80C abgekühlt. Entsprechend der Grädigkeit des Verdampfers 14 liegt die Verdampfungstemperatur bei 40C, der Verdampferdruck bei 0,35 MBu Im Überhitzer 15 wird das Arbeitsmittel auf 120C überhitzt und der Niederdruckverdichterstufe 8 zugeführt, wo eine Verdichtung auf 0,87 MPa erfolgt und die Temperatur von 540C erreicht wird. Ein Teil, etwa 30% des Arbeitsmittels, wird nach der Niederdruckverdichterstufe 8 entnommen und dem Niederdruckkondensator 3 mit diesen Parametern zugeführt.
Der andere Teil (70%) wird in der Mitteldruckstufe 9 auf 1,37MPa verdichtet und erreicht dabei eine Temperatur von 760C.Nach dieser Verdichtungsstufe wird ebenfalls ein Teil des Arbeitsmittels entnommen und dem Mitteldruckkondensator 5 zugeführt. Nur etwa 40% des Arbeitsmittels werden in der Hochdruckverdichterstufe 10
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auf 2,05 MPa verdichtet und erreichen dabei eine Temperatur von 980C. Mit diesen Parametern wird das Arbeitsmittel dem Hochdruckkondensator 7 zugeführt. Bei einer Kondensationstemperatur von 740C gibt das Arbeitsmittel an den Nutzkreislauf seine Kondensationswärme ab und wird dem Hochdruckenthitζer 6 zugeführt. Im Hochdruckenthitzer 6 wird weitere Wärme auf den Nutzkreislauf übertragen, das Arbeitsmittel tritt mit 550C in die Hochdruckreduzierung 11 ein, wird auf 1,37 MPa entspannt und ebenfalls in den Mitteldruckkondensator 5 eingeleitet.
Im Mitteldruckkondensator 5 erfolgt bei einer Kondensationstemperatur von 550C die Kondensationswärmeabgabe des der Mitteldruckverdichterstufe 9 entnommenen Arbeitsmittelteilstromes« im anschließenden Mitteldruckenthitzer 4 die Wärmeabgabe beider Teilströme bis zu einer Тетргт-vtur "von 360C.
Nach der Druckreduzierung in der Mitteldruckreduziereinrichtung 12 auf 0,87 MPa, erfolgt die Einleitung in den Niederdruckkondensator 3* Im Niederdruckkondensator 3 kondensiert der Arbeitsmittelteilstrom, welcher der Niederdruckverdichterstufe entnommen wurdebei einer Temperatur von 360C.
Der gesamte Arbeitsmittelstrom wird im Niederdruckenthitzer 2 auf 160C enthitzt. Die weitere Wärmeabgabe im Überhitzer 15 bewirkt eine Abkühlung des Arbeitsmittels auf 10,20C. Der gesamte Arbeitsmittelstrom wird in der Niederdruckreduziereinrichtung 13 auf den Verdampferdruck von 0,35 MPa entspannt. Der aus dem Heiznetz rückströmende Nutzkreislauf tritt mit einer Temperatur von 120C in den Motorkühler 1 der Antriebsmaschine ein. Hier wird die Verlustwärme etwa 0,6% der thermischen Leistung Auf den Nutzkreislauf übertragen· 34*2% der Gesamtwärmeleistung wird im Niederdruckenthitzer 2 und dem Niederdruckkondensator 3 übertragen. Die Temperatur beträgt im Nutzkreislauf nach 3 320C Nach Verlassen von Mitteldruckenthitzer 4 und dem Mitteldruckkondensator 5 hat der Nutzkreislauf eine Temperatur von 510C erreicht, womit eine Wärmeleistung von 68% übertragen worden ist. Die Nutzvorlauftemperatur von 700C erreicht der Nutzkreislauf nach Verlassen von Hochdruckenthitζer 6 und Hochdruckkondensator 7.
Claims (5)
1. Verfahren zur Heizwärmeerzeugung für Heizsysteme großer Temperaturspreizung gekennzeichnet dadurch, daß die im Verdampfer auf den Arbeitsmitteldampf übertragene Umweltwarme durch nachgekühltes Arbeitsmittelkondensat überhitzt dem mehrstufigen Verdichter zugeführt, nach jeder Verdichtungsstufe ein Teil des Arbeitsmittelströme abgeführt (Entladung) in der mehrstufigen Kondensationseäule kondensiert und vor dem Eintritt in die nächste Stufe der Kondensationssäule enthitzt wird.
2. Verfahren nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß vor der Überleitung des flüssigen Kondensates in die nächst niedere Stufe des Kondensators und der notwendigen Druckreduzierung eine Enthitzung vorgenommen und die gewonnene Wärme auf den Nutzkreislauf übertragen wird·
3· Verfahren nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß die durch Enthitzung des Kondensates in der letzten Stufe des Kondensators erzeugte Wärme zum überwiegenden Teil auf den Nutzkreislauf übertragen wird.
4. Verfahren nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Verlustwärme der elektrischen Antriebsmaschine auf den Nutzkreislauf übertragen wird.
5. Verfahren nach Pkt. 1. gekennzeichnet dadurch, daß die me- ' chanische Energie auch durch Verbrennungsmotoren oder Strömungsmaschinen auf den Verdichter übertragen wird.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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