DD226052A1

DD226052A1 - ABSORPTION WATER PUMP AND METHOD FOR OPERATING THE SAME

Info

Publication number: DD226052A1
Application number: DD84264888A
Authority: DD
Inventors: Manfred Jankowski; Ivan Boschnakow; Volkmar Gross; Siegmar Rappich; Volker Specht
Original assignee: Dsf Waermeanlagenbau
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1985-08-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Waermeerzeugung mittels Absorptionswaermepumpen mit dem Ziel, den Brennstoffverbrauch durch eine weiterentwickelte Anlage, die fuer geringere Nutzwaermeanforderungen mit minderwertiger Waerme betrieben werden kann, zu senken. Die Aufgabe wird mit einer Absorptionswaermepumpe und einem entsprechenden Arbeitsverfahren erfindungsgemaess durch die Integration der Waermetransformation geloest, indem bei gegenseitigem Funktionsaustausch zwischen Verdampfer und Kondensator sowie zwischen Austreiber und Absorber und Richtungsumkehr des Kaeltemittel- und des Loesungskreislaufs, wobei die arme Loesung und das Kaeltemittelkondensat auf ein hohes Druckniveau gefoerdert werden, ueber den Absorber und den Kondensator minderwertige Waerme, ueber den Verdampfer Kuehlmedium und ueber den Austreiber das Medium zur Aufnahme der Nutzwaerme gefuehrt wird. Die Absorptionswaermepumpe ist durch zusaetzliche Leitungsanordnung und Einbindung einer Kondensatpumpe in den Kaeltemittelkreislauf gekennzeichnet.The invention relates to the heat generation by means of absorption heat pumps with the aim of reducing the fuel consumption by a further developed system that can be operated for lower Nutzwaermeanforderungen with inferior warmth. The object is achieved with an absorption heat pump and a corresponding working process according to the invention by the integration of the heat transformation by at mutual function exchange between the evaporator and condenser and between expeller and absorber and direction reversal of Kaeltemittel- and the Loesungskreislaufs, the poor solution and the Kaeltemittelkondensat to a high Pressure level, via the absorber and the condenser inferior heat, via the evaporator cooling medium and via the expeller the medium for receiving the Nutzwaerme is guided. The absorption heat pump is characterized by additional line arrangement and integration of a condensate pump in the refrigerant circuit.

Description

Title of the invention

Absorptionswärmepumpe und Verfahren zum Betreiben derselbenAbsorption heat pump and method for operating the same

Field of application of the invention

Die Erfindung wird bei der Erzeugung von Wärmeenergie durch Absorptionswärmepumpen, die unabhängig von den jahreszeitlich, bedingten Außentemperaturen ununterbrochen betrieben werden, angewendet.The invention is applied to the generation of heat energy by absorption heat pumps, which are operated uninterrupted independently of the seasonally conditioned outside temperatures.

Characteristic of the known technical solutions

2ur 3eheizung von Gebäuden werden vielfach und in steigendem Maße Absorptionswärmepumpen eingesetzt. Für eine wirtschaftliche Führung des Wärmepumpenprozesses ist es erforderlich, die Aggregate der Wärmepumpe für bestimmte Setriebsverhältnisse, d. h. auf eine begrenzte Menge zur Verfügung zu stellender Nutzwärme entsprechend den äußeren Temperaturverhältnissen, auszulegen.The heating of buildings is being used in many cases and to an increasing degree by absorption heat pumps. For cost-effective management of the heat pump process, it is necessary that the heat pump units for certain operating conditions, d. H. to a limited amount of available useful heat according to the external temperature conditions to interpret.

Während für die ökonomisch optimale Bereitstellung von Heizwärme durch Wärmepumpen in einem großen Außentemperaturbereich beispielsweise mit den bivalent - alternativen Heizsystemen oder der sowohl im Wärmepumpen- als auch im Direktheizbetrieb arbeitenden Kesselwärmepumpe bereits praktikable Lösungen vorgeschlagen wurden, bereitet der wirtschaftliche Setrieb der Wärmepumpe in der warmen Jahreszeit, in der lediglich die erforderliche Nutzwärme zur Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt werden muß, Schwierigkeiten, in diesem'Fall wird nit While practical solutions have already been proposed for the economically optimal provision of heating heat by heat pumps in a large outside temperature range, for example with the bivalent alternative heating systems or the boiler heat pump operating both in the heat pump and in the direct heating mode, the economic operation of the heat pump prepares in the warm season, in which only the required useful heat for hot water preparation must be provided, difficulties, in this case will nit

den für große Leistungen konzipierten Anlagen nur wenig Nutzwärme erzeugt, und zwar unter Verwendung hochwertiger Antriebsenergie.the plants designed for large-scale services generate only little useful heat, using high-quality drive energy.

Zur Umformung minderwertiger ^wärme in Nutzwärme mit höherem Temperaturniveau werden andererseits bereits Schaltungsanordnungen beschrieben, wonach der Wärmeerzeugungsprozeß in Absorptionswärmepumpen umgekehrt wird:Während dem Austreiber und dem Verdampfer ein Wärmeträger zugeführt wird, dessen Temperaturniveau unterhalb der geforderten Nutzwärmetemperatur liegt, erfolgt gleichzeitig eine Umkehrung der Druckverhältnisse gegenüber der Absorptionswärmepumpe, indem der Medientransport zwischen Verflüssiger und verdampfer sowie vom Austreiber zum Absorber durch Anordnung von Lösungspumpen unter Druckerhöhung vorgenommen wird und in die Leitung zwischen Absorber und Austreiber ein Expansionsventil eingebunden ist. Während auf diese Weise im Absorber Nutzwärme erzeugt wird, fällt im Verflüssiger ein weiterer Teil der Wärme, jedoch mit niedrigem, nicht nutzbarem Temperaturniveau, an, die abgeführt werden muß. Mit einer derartigen Zuordnung der Aggregate der Absorptionswärmepumpe gelingt es, minderwertige Wärme auf ein höheres Temperaturniveau zu '.transformieren—- Die— Zuführung h-ochwertiger Antriebsenergie ist nicht erforderlich.For reshaping inferior ^w Slee in useful heat with a higher temperature level circuitry on the other hand been described, according to which the heat generation process in absorption heat pumps is reversed: during the expeller and the evaporator, a heat carrier is fed, the temperature level is below the required useful heat, is carried out simultaneously a reversal of the pressure ratios with respect to the absorption heat pump by the media transport between the condenser and evaporator and the expeller to the absorber by arranging solution pumps is made under pressure increase and in the line between the absorber and expeller an expansion valve is involved. While useful heat is generated in this way in the absorber, another part of the heat falls in the liquefier, but with a low, unusable temperature level, which must be dissipated. Such an assignment of the aggregates of the absorption heat pump makes it possible to 'transform' low-grade heat to a higher temperature level. The supply of high-energy drive energy is not necessary.

Praktische Anwendungsfälle für die Transformation von Wärme nach dem Absorptionsverfahren sind, abgesehen von Versuchsanlagen, bisher nicht bekannt geworden, da die Nutzwärmemenge, die mit derartigen Einrichtungen erzielt werden kann, in keinem Verhältnis zu dem extrem hohen anlagenseitigen Aufwand steht.Practical applications for the transformation of heat by the absorption process, apart from pilot plants, have not yet become known, since the useful heat amount that can be achieved with such facilities is disproportionate to the extremely high plant-side effort.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, das Wärmeverhältnis von Absorptionswärmepumpen insgesamt, d. h. über den gesamten Zeitraum jahreszeitlich bedingter Witterungsunterschiede, insbesondere unter dem Blickwinkel der Einsparung hochwertiger Brennstoffe, -.günstiger zu gestalten.The invention aims to make the heat ratio of absorption heat pumps as a whole, ie over the entire period of seasonal weather differences, especially from the point of view of saving high-quality fuels, -.günstiger.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine herkömmliche Absorptionswärmepumpe anlagen- und verfahrensseitig mit gerin- gern apparativen Aufwand so weiterzuentwickeln, daß außerhalb der Heizungsperiode und unter Einsatz minderwertiger Wärmeenergie die erforderliche Nutzwärme, beispielsweise für die Warmwasserversorgung , bereitgestellt werden kann.The invention has the object of providing a conventional absorption heat pump system and procedural side with low expenditure on equipment so further that outside the heating period and using low quality heat energy, the required useful heat, for example, for the hot water supply, can be provided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Arbeitsverfahren für eine Absorptionswärmepumpe gelöst, wonach bei annähernd gleich bleibenden Druck- und Teraperaturverhältnissen in den Wärmeübertragern der Kältemittel- und Lösungskreislauf außerhalb der Heizungsperiode in entgegengesetzter Richtung verläuft, wobei ein Funktionsaustausch zwischen Kondensator und Verdampfer sowie zwischen Austreiber und Absorber vorgenommen wird. Die nunmehr als Austreiber und Verdampfer fungierenden Wärmeübertrager werden nacheinander mit Wärmeenergie minderer Qualität, beispielsweise Abwärme oder geothermischem Wasser, beaufschlagt, während das Heizungsmedium ausschließlich über den Austreiber, der nach dem Umschalten die Funktion des Absorbers übernommen hat, geführt wird. Ober den in der kalten Jahreszeit als Verdampfer und außerhalb der Heizperiode als Kondensator wirksamen Wärmeübertrager wird Kühlwasser, bei dem es sich vorzugsweise um in Kühltürmen abgekühltes geothermisches Wasser aus dem Wärmepumpenprozeß handelt, geleitet, um die dort anfallende, nicht verwertbare Wärme abzuführen. Die in der beschriebenen Verfahrensweise betriebene Absorptionswärmepumpe übernimmt somit die Funktion eines Wärmetransformators, indem" minderwertige Wärme in Nut'zwärme umgeformt wird.The object is achieved by a working method for an absorption heat pump, after which runs at approximately constant pressure and Teraperaturverhältnissen in the heat exchangers the refrigerant and Lösungskreislauf outside the heating period in the opposite direction, with a functional exchange between the condenser and evaporator and made between expeller and absorber becomes. The now acting as expeller and evaporator heat exchangers are successively heat energy of inferior quality, for example, waste heat or geothermal water, applied, while the heating medium exclusively through the expeller, who has taken over the function of the absorber after switching is performed. Cooling water, which is preferably geothermal water cooled in cooling towers from the heat pump process, is passed over the heat exchanger which is effective as a condenser in the cold season and as a condenser outside the heating period, in order to dissipate the non-recoverable heat produced there. The operated in the described manner absorption heat pump thus assumes the function of a heat transformer by "inferior heat is transformed into Nut'zwärme.

Die Absorptionswärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens für jahreszeitlich bedingten Heizungs- oder ausschließlichen Warniwasserbereitungsbetrieb, bei Zuführung von hochwertiger oder minderwertiger Wärmeenergie, ist durch die Anordnung einer parallel zu der Drosseleinrichtung im Kältemittelkreislauf geführten Hilfsleitung und einer in diese eingebundenen, in Richtung des Kondensators wirkenden Kondensatpumpe gekennzeichnet. Die Zuschaltung der Kondensatpumpe und der vorgesehenenThe absorption heat pump for carrying out the method for seasonal heating or exclusive Warniwasserbereitungsbetrieb, with supply of high-quality or low-quality heat energy, is characterized by the arrangement of a run parallel to the throttle device in the refrigerant circuit auxiliary line and involved in this, acting in the direction of the condenser condensate pump. The connection of the condensate pump and the provided

Leitungen für den Heizungs-, Kühlwasser- und Antriebswärmekreislauf erfolgt über entsprechende Ventileinrichtungen.Cables for the heating, cooling water and drive thermal circuit via corresponding valve devices.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung wird mit vergleichsweise geringfügigen technischen Veränderungen das wahlweise Betreiben von Absorptionswärmepumpen mit minderwertiger Energie und deren Umformung in nutzbare Wärme oder mit Zufuhr hochwertiger Energie, z. B. zur Erzeugung von Heizungswärme in der kalten Dahreszeit, ermöglicht. Mit derart ausgeführten und betriebenen Wärmepumpen verbessert sich das Wärmeverhältnis der Absorptionswärmepumpe insgesamt, so daS wertvolle Brennstoffe eingespart werden.By using the solution according to the invention is with comparatively minor technical changes, the optional operation of absorption heat pump with low-quality energy and their transformation into usable heat or high-quality energy supply, eg. B. for generating heating heat in the cold Dahreszeit allows. With such executed and operated heat pumps, the heat ratio of the absorption heat pump improves overall, so that valuable fuel savings.

embodiment

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung, in der inThe invention will be described in an embodiment with reference to the drawing, in which

Fig. % eine nach dem herkömmlichen Absorptionsprinzip arbeitende WärmeerzeugungsanlageFig. % Is a working according to the conventional absorption principle heat generation plant

und inand in

Fig. 2 die Wärmeerzeugungsanlage gemäS Fig. 1 nach umschaltung auf TransformatorbetriebFig. 2 shows the heat generating plant ACCORDING to Fig. 1 after switching to transformer operation

schematisch dargestellt ist, näher erläutert.is shown schematically, explained in more detail.

Zur Verdeutlichung der in den einzelnen Anlagenteilen jeweils herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse ist die Wärraeerzeugungsanlage für den Wärmepumpen- bzw, den Transformatorbetrieb in ein Druck - Temperatur - Diagramm gezeichnet.To illustrate the prevailing in the individual parts of the system pressure and temperature conditions, the heat generating plant for the heat pump or the transformer operation in a pressure-temperature diagram is drawn.

Die Wärmeerzeugungsanlage besteht aus den für Absorptionswärmepumpen typischen Grundgeräten Kondensator 4, Verdampfer 6 und der in der Verbindungsleitung 11 zwischen beiden Aggregaten angeordneten Drosseleinrichtung 7 sowie dem thermischen Antriebsteil, der durch den Austreiber 3, den Absorber 5, die 8 ;un.ri ,die Drösselein'richtung 9 im .Lösungskreis-The heat-generating system consists of the typical absorption heat pumps basic devices condenser 4, evaporator 6 and in the connecting line 11 is arranged between both units throttle means 7 and the thermal driving part by the expeller 3, the absorber 5, the 8; un.ri that Drösselein 'direction 9 in the.

lauf gebildet ist. Die Drosseleinrichtung 7 ist in der Verbindungsleitung 11 über das zweiwegeventil 1 der BypaS 10, in den die Kondensatpumpe 2 eingebunden ist, zugeordnet.run is formed. The throttle device 7 is assigned in the connecting line 11 via the two-way valve 1 of the BypaS 10, in which the condensate pump 2 is integrated.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein bekanntes Wärmepumpensystem unter Ausnutzung der Geothermie und Beheizung des Austreibers über das Fernwärmenetz.The embodiment relates to a known heat pump system utilizing geothermal energy and heating the expeller via the district heating network.

GemäS Fig. 1 wird in der kalten Jahreszeit der Wärmeträger des Fernwärmenetzes 16 im Austreiber 3 von 110 C auf 70 C abgekühlt. Gleichzeitig wird über den verdampfer 6 Wärme aus geothermischem Wasser 17 aufgenommen. Das im Austreiber 3 ausgetriebene Kältemittel gelangt über den Kondensator 4, die Drosseleinrichtung 7 und das Zweiwegeventil 1 in den Verdampfer, während das Gemisch aus Kältemittel und Lösungsmittel mittels der Lösungspumpe Saus dem Absorber 5 in den Austreiber 3 ge-, fördert wird und die arme Lösung aus dem Austreiber 3 über die Drosseleinrichtung 9 unter Druckminderung zurück in den Absorber 5 fließt. Die Kondensator- und Absorberwärme wird an das Heizungsnetz abgegeben.According to FIG. 1, in the cold season the heat carrier of the district heating network 16 in the generator 3 is cooled from 110 C to 70 C. At the same time 6 heat from geothermal water 17 is added via the evaporator. The expelled in the expeller 3 refrigerant passes through the condenser 4, the throttle device 7 and the two-way valve 1 in the evaporator, while the mixture of refrigerant and solvent by means of the solution pump Saus the absorber 5 in the expeller 3 GE promotes, and the poor solution flows from the expeller 3 via the throttle device 9 under pressure reduction back into the absorber 5. The condenser and absorber heat is delivered to the heating network.

Außerhalb der Heizperiode, in der Wärmeenergie für geringere Anforderungen, beispielsweise die Warmwasserbereitung, benötigt wird, arbeitet die gleiche Anlage gemäß Fig. 2 durch Austausch der Funktionen zwischen Verdampfer und Kondensator sowie zwischen Austreiber und Absorber, die spezielle Medienführung für die Geothermie und den Heizungslauf und unter Einschaltung der Kcndensatpumpe 2, äie Richtungsumkehr des Kältemittelkreislaufs und der reichen und der armen Lösung im Lösungsmittelkreislauf, bei annähernd gleichbleibenden Druck- und Temperaturverhältnissen in den Apparaten, als Wärmetransformator: Das geothermische Wasser wird über die Zuführleitung 15 mit einer Temperatur von 50 ⁰C zum Absorber 5 und anschließend zum Kondensator 4 geleitet. Im Absorber 5 wird Kältemitteldampf erzeugt, der in den nunmehr als Kondensator fungierenden Verdampfer 6 gelangt. Die dort durch Kondensation frei werdende Wärme wird über die Kühlwasserleitung 13 eines Kühlturms 12, über den das geothermische Wasser aus dem Kondensator 4 geleitet wird, abgeführt*Outside the heating season, in the heat energy for lower requirements, such as hot water, is required, the same system works as shown in FIG. 2 by replacing the functions between evaporator and condenser and between expeller and absorber, the special media guide for geothermal and heating run and with the involvement of the Kcndensatpumpe 2, aie reversal of the refrigerant circuit and the rich and the poor solution in the solvent circuit, at approximately constant pressure and temperature conditions in the apparatus, as a heat transformer: The geothermal water is supplied via the supply line 15 at a temperature of 50 ⁰ C. Absorber 5 and then passed to the condenser 4. In the absorber 5 refrigerant vapor is generated, which enters the now acting as a condenser evaporator 6. The heat released there by condensation is dissipated via the cooling water line 13 of a cooling tower 12, via which the geothermal water is conducted out of the condenser 4 *

Die im Verdampfer entstehende Flüssigkeit wird über den Bypass 10 und die Kondensatpumpe 2 in den Kondensator 4 gefördert, in dem durch Verdampfung bei hohem Druck der größere Teil der Wärme des geothermischen Wassers, das sich dabei auf 30 ⁰C abkühlt, aufgenommen wird. In dem anschließenden, jetzt als Absorber arbeitenden Austreiber 3 wird durch die dort stattfindenden Absorptions- und Kondensationsvorgänge Wärme frei, so daß eine Erwärmung des Heizungswassers, dessen Abzweigleitung 14 über den Austreiber 3 geführt ist, von 70 ⁰C auf 100 ⁰C erfolgen kann.The resulting liquid in the evaporator is conveyed through the bypass 10 and the condensate pump 2 in the condenser 4, in which by evaporation at high pressure, the greater part of the heat of the geothermal water, which is cooled to 30 ⁰ C, is recorded. In the subsequent, now working as an absorber expeller 3 is released by the occurring there absorption and condensation heat, so that heating of the heating water, the branch line 14 is guided via the expeller 3, from 70 ⁰ C to 100 ⁰ C can take place.

Die reiche Lösung gelangt aus dem Austreiber 3 unter Druckminderung in den Absorber 5, während die arme Lösung über die Lösungspumpe 9 in den auf hohem Druckniveau arbeitenden Austreiber 3, der jetzt als Absorber wirkt, gefördert wird.The rich solution passes from the expeller 3 under pressure reduction in the absorber 5, while the poor solution through the solution pump 9 in the working at high pressure level expeller 3, which now acts as an absorber, is promoted.

Claims

claims

1. absorption heat pump, consisting of in the refrigerant. Circuit arranged condenser, a throttle device and an evaporator and a thermal compressor with an expeller, which is heated with high-quality thermal energy, and an absorber and its solution cycle associated throttle device or solution pump, wherein the heating circuit is passed through the capacitor and the absorber, characterized in that in addition via the absorber (5) and the condenser (4) a supply line (15) for inferior energy, via the evaporator (6) a cooling water line (13) and via the expeller (3) a branch line (14) of the heating circuit ( 13), all 'switchable by valve means, is guided, and in a via a two-way valve (1) parallel to the throttle device (7) extending bypass (10) in the direction of the condenser (4) conveying condensate pump (2) is integrated.

2. Verfahren_zum_J3etreiben the absorption heat pump according to claim 1, characterized in that outside the heating period and in the transition period, with mutual exchange of the functional effect between the condenser (4) and evaporator (6) and between expeller (3) and absorber (5), the Absorber (5) and then the capacitor (4) inferior heat, preferably in the form of geothermal water, the evaporator (5) cooling medium and the expeller (3) is supplied to the medium to be heated for receiving the useful heat, wherein the refrigerant and the solution cycle run in the opposite direction and the poor solution and the condensate leaving the evaporator are promoted to a higher pressure level.

3. A method for operating the absorption heat pump according to claim 2, characterized in that the cooled geothermal water is further cooled and for the removal of inferior condenser heat from the evaporator (5) is used.

4 »method for operating the absorption heat pump according to claim 1 to 3, characterized in daS as inferior thermal energy whose temperature is below the required useful heat. Waste heat or geothermal energy is used.

Here are some pages, drawings