DE102004001927A1 - Verfahren zur Wärmerückgewinnung - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Wärmerückgewinnung mittels einer Wärmepumpe kommen ein Schraubenverdichter mit Ölkühlung und Öleinspritzung sowie Wasser als Kältemittel zum Einsatz. Das Kältemaschinenöl wird direkt in den Verdichter eingespritzt und zur Kühlung, Schmierung der Lager und zur Abdichtung des Verdichtungsraumes genutzt. Die vom Öl abgeführte Wärmemenge wird über Wärmetauscher dem Prozeß wieder zugeführt. Eine Anordnung von Komponenten dient zur Trennung des Kältemaschinenöls und des Kältemittels Wasser.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung mittels einer Wärmepumpe sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
• Ausbildungen für Wärmerückgewinnung mittels Wärmepumpen sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es möglichst ökonomisch einsetzbar und einfach durchführbar ist.
• Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfach aufgebaute, funktionstüchtige Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
• Die Erfindung löst diese Aufgaben, indem sie vorsieht, daß als Kältemittel Wasser verwendet wird und wenigstens eine einstufige Verdichtung mittels eines ölgekühlten Schraubenverdichters erfolgt.
• Das Kältemaschinenöl wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren direkt in den Verdichter eingespritzt und zur Kühlung, Schmierung der Lager und zur Abdichtung des Verdichtungsraumes genutzt. Durch die Kühlung wird dabei unter anderem die maximale Verdichtungstemperatur begrenzt. Die vom Öl abgeführte Wärmemenge wird im Verfahren gemäß der Erfindung durch den Einsatz von Wärmetauschern dem Prozeß weitgehend wieder zugeführt.
• In vorteilhafter Weiterbildung stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Trennung des Kältemaschinenöles vom Kältemittel Wasser bereit, um eine Vermischung dieser beiden Substanzen, wie sie bei einem Einsatz eines gekühlten Verdichters gemäß der Erfindung eintritt, wieder rückgängig zu machen.
• Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figur zeigt in schematischer Weise den Aufbau eines Kältemittelkreislaufs und eines Ölkreislaufs.
• Der Kältemittelkreislauf besteht aus einem Verdampfer 1, einem Flüssigkeitsabscheider 2, einem Verdichter 3, der über einen Elektromotor 4 angetrieben wird, einem mehrstufigen Ölabscheider 5 sowie einem Kondensator 6, der von einem zu heizenden Medium in einem in der Figur gestrichelt dargestellten Kreislauf durchströmt wird.
• Der Kältemaschinenölkreislauf umfaßt ebenfalls den Verdichter 3 und den mehrstufigen Ölabscheider 5, ferner einen Ölsammler 7, einen ersten, ebenfalls von dem zu heizenden Medium durchströmten Ölkühler 8, einen zweiten, luftgekühlten Ölkühler 9 und eine Ölpumpe 10.
• Das als Kältemittel dienende Wasser wird im Verdampfer 1 bei etwa 0,15 bis 0,3 bar auf etwa 54 bis 69,2°C erwärmt und so zum Sieden gebracht. Durch den nachgeschalteten Flüssigkeitsabscheider 2 wird sichergestellt, daß nur Kältemitteldampf vom Verdichter 3 angesogen wird. Im Verdichter 3 wird der Kältemitteldampf auf etwa 0,8 bis 1,0 bar und eine Druckrohrtemperatur von etwa 93 bis 99,5°C verdichtet. Das den Verdichter 3 verlassende Öl hat die gleiche Temperatur. Teilweise emulgieren im Druckrohr Kältemittel und Kältemaschinenöl.
• Im Ölabscheider 5 werden Öl und Kältemittel wieder weitgehend voneinander getrennt. Im Kondensator 6 kondensiert das Kältemittel bei 0, 8 bis 0, 98 bar und einer Temperatur von 93 bis 97,5°C. Die Kondensationswärme wird an das zu heizende Medium abgegeben. Das, je nach Temperaturgefälle im Kondensator 6, etwa 90°C warme Kältemittel wird anschließend über ein Drosselorgan wieder in den Flüssigkeitsabscheider 2 zurückgeführt. Das vom Ölabscheider 5 separierte Öl wird, durch ein weiters Drosselorgan um 0,1 bis 0,5 bar im Druck vermindert, in den Ölsammler 7 geleitet. Durch die Druckverminderung überschreitet der etwaig noch im Öl befindliche Restanteil an Wasser seinen Siedepunkt; das Wasser dampft aus und wird, durch ein weiteres Drosselorgan auf den ursprünglichen Verdampfungsdruck reduziert, wieder dem Flüssigkeitsabscheider 2 zugeführt.
• Das vom Ölsammler 7 aufgefangene Kältemaschinenöl wird anschließend durch den ersten Ölkühler 8 geleitet. Hier wird das Öl von dem zu heizenden Medium auf eine Temperatur von etwa 70 bis 80°C heruntergekühlt und, sofern die Öltemperatur immer noch zu hoch ist, durch eine Regelung in den zweiten, luftgekühlten Ölkühler 9 geleitet. Ist hingegen die Öltemperatur nach dem ersten Ölkühler 8 im zulässigen Bereich, so wird der luftgekühlte Ölkühler 9 durch eine Bypaßleitung umgangen. Anschließend wird das Öl wieder in den Verdichter 3 geleitet. Das zu heizende Medium wird, je nach seiner Temperatur und dem Massenstrom, im ersten Ölkühler 8 vorgewärmt und gelangt anschließend in den Kondensator 5, wo es auf die gewünschte Endtemperatur von etwa 60 bis 95°C erwärmt wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Wärmerückgewinnung mittels einer Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel Wasser verwendet wird und wenigstens eine einstufige Verdichtung mittels eines ölgekühlten Schraubenverdichters erfolgt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kombination aus einem Ölabscheider (5) und einem druckreduzierten Ölsammler (7) zur Trennung eines Öl-Wasser-Gemisches.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Öl als Schmierstoff, Wasser als Kältemittel sowie eines offenen Ölsystems.