DE102005008991B4

DE102005008991B4 - Anlage zur Kälte- und Energiegewinnung

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Publication number: DE102005008991B4
Application number: DE200510008991
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2025-03-01
Also published as: DE102005008991A1

Abstract

Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung mit:
– einem Kondensator (5) zum Kondensieren eines Systemfluids,
– mindestens zwei, jeweils über ein Ventil (V5, V5a) mit dem Kondensator (5) verbundene Sammelbehälter (8, 9) zum Aufnehmen von im Kondensator kondensierten Systemfluid,
– mindestens zwei, jeweils über Ventile (V8, V1, V8a, V1a) mit den jeweiligen Sammelbehältern (8, 9) verbundenen Vorratsbehältern (1, 2) zur Aufnahme vom Systemfluid aus den Sammelbehältern, und
– einer Druckerzeugungseinrichtung (6) zum Erzeugen eines Systemdrucks in der Anlage mittels Verdampfen von Systemfluid, wobei die Druckerzeugungseinrichtung (6) ferner mit jedem der Sammelbehälter (8, 9) über jeweils ein Ventil (V7, V7a) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung eine Ventilsteuerung aufweist, die dazu ausgebildet ist,
– den mindestens zwei Sammelbehältern (8, 9) vom Kondensator (5) im Wechsel Systemfluid zuzuführen,
– die Sammelbehälter (8, 9) unabhängig voneinander unter Systemdruck zu setzen,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Kälte und Energiegewinnung.
Die Funktionsweise einer herkömmlichen Kälteanlage, sowie Unterkühlungs- und Überhitzungseinrichtung, sind hinlänglich bekannt. Druck- und Füllstandsregelungen, auch die Steuerungstechnik, sind Stand der Technik.
Der Druck und der Kreislauf werden in einer herkömmlichen Kälteanlage durch einen Kompressor erzeugt, was nur mit verhältnismäßig hohen Kosten für den Kompressor zu bewerkstelligen ist und sich später in den Betriebskosten für Energie, Wartung und Reparatur niederschlägt.
Die europäische Patentschrift EP 0 758 073 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Kälteerzeugung, bei der ein Plattenwärmetauscher so in einer Dampftrommel angeordnet ist, dass er in das darin befindliche flüssige Kältemittel vollständig eintaucht. Die Kühlung des Plattenwärmetauschers erfolgt dabei im Naturumlauf des Kältemittels, d.h. durch Umwälzung des Kältemittels in der Dampftrommel mittels Konvektion, wobei die bei dem Kühlprozess verdampften Anteile des Kühlmittels über einen Dampfstutzen abgeführt werden. Der Kühlbetrieb wird durch Zufuhr von von flüssigem Kühlmittel über einen Eintrittsstutzen in die Dampftrommel aufrechterhalten. Die Aufrechterhaltung des Kühlmittelkreislaufs wird durch einen Verdichter (Kompressor) gewährleistet.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2004 011 478 A1 offenbart eine Diffusionsabsorptionsanlage, bei der der Kühlmittelkreislauf thermisch aufrecht erhalten wird. Um eine Vereisung des wärmabsorbierenden Verdampfers zu verhindern, werden Kühlmittel und Lösungsmittel thermisch getrennt und im Gegenstromverfahren durch den Verdampfer geleitet. Die Umläufe von Kühl- und Lösungsmittel werden über die Beheizung zur thermischen Trennung des Gemisches in Gang gehalten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erstellungskosten einer Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung und, was wesentlich bedeutsamer ist, deren Betriebskosten für Wartung, Reparatur und Energie zu senken.
Diese Aufgabe wird von einer Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die in den Patentansprüchen beschriebenen Merkmalen meiner Erfindung zeigen, dass diese ohne Verdichter auskommt und somit ein erheblicher Kosten- und Energiespareffekt erzielt wird.
Die Erfindung ermöglicht es, den benötigten Betriebsdruck anstatt mit einem Kompressor nur durch Zufuhr von Wärme zu erzeugen und den Kreislauf einer Kälteanlage nur mittels Ventilsteuerung zu erhalten, was einen erheblichen Kosten- und Energiespareffekt zur Folge hat.
Drei Ausführungsbeispiele sind anhand von Zeichnungen dargestellt.
Zeichnung 1 Druckerzeugung und Betriebsmittelförderung.
Zeichnung 2 Druckerzeugung und Betriebsmittelförderung und Kälteerzeugung.
Zeichnung 3 Druckerzeugung und Betriebsmittelförderung und Energiegewinnung.
Das Kondensat vom Kondensator (5) kommend wird in mehrere, mindestens zwei, Sammler (8, 9), über Ventilsteuerung, (V5/V5a), (V6/V6a)-Druckausgleich, im Wechsel, aufgefangen.
Für den Druckerzeuger (6) wird das Kondensat, mit dem Systemdruck, mittels Ventilsteuerung, (V7/V7a), (V8/V8a), (V1/V1a), (V2/V2a)-Druckausgleich, im Wechsel, in mehrere, mindestens zwei, Vorratsbehälter (1, 2) gepumpt bzw. gedrückt. Die Vorratsbehälter (1, 2) sind grundsätzlich über dem Druckerzeuger (6) angeordnet, damit das Kondensat, allein durch die Schwerkraft, mittels Ventilsteuerung, (V4/V4a), (V3/V3a)-Druckausgleich, im Wechsel, in den Druckerzeuger (6) ablaufen, bzw. einlaufen kann.
Für den Verdampfer (7) wird das Kondensat, mit dem Systemdruck, mittels Ventilsteuerung (V7/V7a), (V8/V8a), (V1b/V1c), (V2b/V2c)-Druckausgleich, im Wechsel, in mehrere, mindestens zwei, Vorratsbehälter (3, 4) gepumpt bzw. gedrückt.
Das Kondensat wird unter dem Systemdruck, mittels Ventilsteuerung, (V3b/V3c), (V4b/V4c), im Wechsel, über das Expansionsventil, (V10), im Verdampfer (7) verdampft.
Im Druckerzeuger (6) wird das Kondensat, durch Zufuhr von Wärme, verdampft und somit der Systemdruck erzeugt.
Zur Energiegewinnung wird anstelle der Kälteerzeugung, der Systemdruck, über einen Generator, entspannt.
Zusammenfassend offenbart die vorliegende Anmeldung eine durch folgende Merkmale gekennzeichnete Anlage zur Kälte- und Energiegewinnung:

a) der Druckerzeuger ist ein Verdampfer,
b) nach dem Kondensator wird das Kältemittel in mehrere, mindestens zwei, Sammlern aufgefangen,
c) das Kältemittel wird mittels des Systemdrucks, über die Sammler, im Wechsel, in mehrere, mindestens zwei, jeweils für den Druckerzeuger und den Verdampfer, Vorratsbehälter gepumpt (gedrückt),
d) mittels des Systemdrucks wird das Kältemittel, über die Vorratsbehälter, im Wechsel, über das Expansionsventil, im Verdampfer verdampft,
e) nach dem Verdampfer kondensiert das Gas im Kondensator,
f) das Kältemittel läuft, über die Vorratsbehälter, die grundsätzlich oberhalb des Druckerzeugers angebracht sind, im Wechsel, in den Druckerzeuger nur durch die Schwerkraft ein bzw. ab,
g) im Druckerzeuger wird das Kältemittel, durch Zufuhr von Wärme, verdampft,
h) anstelle der Kälteerzeugung wird der Systemdruck, über einen Generator, zur Energiegewinnung genutzt,
i) durch Kombination der Anwendungen weitere Nutzungsmöglichkeiten.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass bei einem Störfall nur geringe Reparaturkosten anfallen, da nur kostengünstige, anfällige, Teile, (Ventile), den Betrieb gewährleisten, dass selbst Großanlagen, E-Netz unabhängig, betrieben werden können, da die Erfindung einen sehr geringen E-Energiebedarf hat und den Selbigen auch selbst zu erzeugen in der Lage ist. Die Heizung kann durch Speicher- oder Abfallwärme, Sonnenkollektoren oder Befeuerung direkt, was immer noch wesentlich preiswerter als Strom ist, gespeist werden.
Das Prinzip der Erfindung lasst sich auch auf andere Bereiche, z.B. Trinkwassergewinnung, übertragen.
In der Kombination der Anwendungen liegen weitere Möglichkeiten.

Claims

Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung mit: – einem Kondensator (5) zum Kondensieren eines Systemfluids, – mindestens zwei, jeweils über ein Ventil (V5, V5a) mit dem Kondensator (5) verbundene Sammelbehälter (8, 9) zum Aufnehmen von im Kondensator kondensierten Systemfluid, – mindestens zwei, jeweils über Ventile (V8, V1, V8a, V1a) mit den jeweiligen Sammelbehältern (8, 9) verbundenen Vorratsbehältern (1, 2) zur Aufnahme vom Systemfluid aus den Sammelbehältern, und – einer Druckerzeugungseinrichtung (6) zum Erzeugen eines Systemdrucks in der Anlage mittels Verdampfen von Systemfluid, wobei die Druckerzeugungseinrichtung (6) ferner mit jedem der Sammelbehälter (8, 9) über jeweils ein Ventil (V7, V7a) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung eine Ventilsteuerung aufweist, die dazu ausgebildet ist, – den mindestens zwei Sammelbehältern (8, 9) vom Kondensator (5) im Wechsel Systemfluid zuzuführen, – die Sammelbehälter (8, 9) unabhängig voneinander unter Systemdruck zu setzen, – das Systemfluid eines unter Systemdruck gesetzten Sammelbehälters (8, 9) in einen Vorratsbehälter (1, 2) zu überführen, und – das Systemfluid von den Vorratsbehältern (1, 2) im Wechsel in die Druckerzeugungseinrichtung (6) zu leiten.
Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsbehälter (1, 2) so gegenüber der Druckerzeugungseinrichtung (6) angeordnet sind und die Ventilsteuerung so zur Steuerung des Drucks in den Vorratsbehältern (1, 2) ausgebildet ist, dass das Systemfluid von einem Vorratsbehälter (1, 2) allein unter Einwirkung der Schwerkraft in die Druckerzeugungseinrichtung (6) übergeleitet werden kann.
Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung (6) zum Verdampfen des Systemfluids mittels Zufuhr von Wärme ausgebildet ist.
Anlage zur Kälte- und/oder Energiegewinnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ferner umfasst: – weitere Vorratsbehälter (3, 4), von denen jeder mit jeweils einem Sammelbehälter (8, 9) über entsprechende Ventile (V8, V1b; V8a, V1c) verbunden ist, – einen Verdampfer (7) zum Verdampfen von Systemfluid, – ein Expansionsventil (V10), das zwischen dem Verdampfer (7) und den weiteren Vorratsbehältern (3, 4) angeordnet ist, und – Ventile (V4b V4c), die das dem Verdampfer (7) abgewandte Ende des Expansionsventils (V10) mit jeweils einem der weiteren Vorratsbehälter (3, 4) verbinden, wobei die Ventilsteuerung der Anlage dazu ausgebildet ist, das Systemfluid von den weitern Vorratsbehältern (3, 4) im Wechsel in das Expansionsventil (10) zu leiten, und der Verdampfer (7) dazu ausgebildet ist, das Systemfluid zu verdampfen und Wärme aus dem zu kühlenden Medium aufzunehmen.
Anlage zur Kälte und/oder Energiegewinnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ferner einen Generator (G) umfasst, der zwischen der Druckerzeugungseinrichtung (6) und dem Kondensator (5) angeordnet und mit diesem verbunden ist, und zur Energiegewinnung durch Entspannung des Systemdrucks ausgebildet ist.