DE102006056979B4 - Apparatus for heat recovery - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Wärmegewinnung, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Boiler (2) aufweist, der eine temperaturgeschichtete Flüssigkeit enthält, wobei der Boiler (2) eine unten liegende Kaltseite (8) und eine oben liegende Warmseite (7) aufweist, wobei zur Erwärmung der Flüssigkeit im Boiler (2) ein Wärmetauscher (10) mit einer Primärseite (12) und einer Sekundärseite (11) vorgesehen ist, wobei die Sekundärseite (11) einerseits mit der Kaltseite (8) des Boilers (2) und andererseits mit der Warmseite (7) des Boilers (2) verbunden ist und mit dem Boiler (2) einen in sich geschlossenen, ausschließlich durch vom Wärmeeintrag im Wärmetauscher (10) ausgehender Konvektion angetriebenen Kreislauf bildet, wobei die Primärseite (12) des Wärmetauschers (10) von einem unter Wärmeabgabe kondensierenden Wärmetransport-Medium (14) durchströmt ist, welches Wärme aus einer Wärmequelle (21) mit geringerer Temperatur als die Warmseite (7) des Boilers (2) entnimmt und dabei verdampft, wobei der Wärmequelle (21) mindestens ein Kompressor (23) nachgeordnet ist, der das Wärmetransport-Medium (14) auf eine Temperatur bringt, die über der der Warmseite (7) des Boilers (2) liegt, wobei die Durchflußrate des Kompressors (23) von einer Regelvorrichtung (29) beeinflußt ist, welche von der Temperatur des Wärmetransport-Mediums (14) zwischen dem Ausgang des Kompressors (23) und einer Ausgangsleitung (15) des Wärmetauschers (10) und/oder der Flüssigkeit des Wärmetauschers (10) und/oder Boilers (2) beeinflußt ist, wobei die Regelvorrichtung (29) von der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums (14) beeinflusst ist.

Figure DE102006056979B4_0000
Apparatus (1) for heat recovery, the apparatus (1) comprising at least one boiler (2) containing a temperature-layered liquid, the boiler (2) having a cold side (8) at the bottom and a hot side (7) at the top, wherein for heating the liquid in the boiler (2) a heat exchanger (10) having a primary side (12) and a secondary side (11) is provided, wherein the secondary side (11) on the one hand with the cold side (8) of the boiler (2) and on the other is connected to the hot side (7) of the boiler (2) and with the boiler (2) forms a closed, driven exclusively by the heat input in the heat exchanger (10) outgoing convection circuit, wherein the primary side (12) of the heat exchanger (10 ) is flowed through by a heat transfer condensing heat transfer medium (14), which removes heat from a heat source (21) with a lower temperature than the hot side (7) of the boiler (2) and thereby verd in which the heat source (21) is followed by at least one compressor (23) which brings the heat transfer medium (14) to a temperature higher than that of the hot side (7) of the boiler (2), the flow rate of the compressor (23) is influenced by a regulating device (29) which is dependent on the temperature of the heat transfer medium (14) between the outlet of the compressor (23) and an outlet line (15) of the heat exchanger (10) and / or the heat exchanger ( 10) and / or boiler (2) is influenced, wherein the control device (29) is influenced by the condensation temperature of the heat transfer medium (14).
Figure DE102006056979B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmegewinnung gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to a device for heat recovery according to claim 1.

Aus der DE 28 35 072 C2 ist ein Wassererhitzer bekannt, der von einem Speicher und einem diesen umgebenden Wärmetauscher gebildet ist. Der Wärmetauscher steht dabei mit dem Speicher in konvektionsgebundener Verbindung, wobei das Heißwasser vom Wärmetauscher von oben in den Speicher eingeleitet wird. Hierdurch ergibt sich eine günstige Temperaturschichtung des Wassers im Speicher.From the DE 28 35 072 C2 a water heater is known, which is formed by a memory and a surrounding heat exchanger. The heat exchanger stands with the memory in konvektionsgebundener connection, wherein the hot water from the heat exchanger is introduced from above into the memory. This results in a favorable temperature stratification of the water in the memory.

Aus der DE 80 17 626 U1 ist ein weiterer Speicher bekannt, der an seinem Mantel einen Gegenstromwärmetauscher trägt. Dieser Gegenstromwärmetauscher kann direkt Wärme in den unteren Bereich des Speichers einbringen. Dadurch ergibt sich im Speicher keine Temperaturschichtung, so daß der Speicher vollständig aufgeladen werden muß, um Warmwasser entnehmen zu können.From the DE 80 17 626 U1 Another memory is known, which carries on its jacket a countercurrent heat exchanger. This countercurrent heat exchanger can directly introduce heat into the lower area of the store. This results in the memory no temperature stratification, so that the memory must be fully charged to remove hot water can.

Aus der DE 27 29 668 A1 ist eine Vorrichtung zur Wärmegewinnung aus industrieller Abwärme bekannt, die einen Boiler und einen diesem zugeordneten Wärmetauscher umfaßt. Die Sekundärseite des Wärmetauschers ist dabei einerseits mit einer Kaltseite und andererseits mit einer Warmseite des Boilers verbunden, so daß ein geschlossener Kreislauf zwischen dem Boiler und dem Wärmetauscher gebildet ist. Die Primärseite des Wärmetauschers wird dabei von einem Wärmetransport-Medium durchströmt, welches von industrieller Abwärme gespeist wird. Bei Anlagen, in denen industrielle Abwärme in großem Umfang zur Verfügung steht, reicht diese Abwärme problemlos aus, um nicht nur das Wasser des Boilers zu erwärmen, sondern zugleich eine Konvektionsströmung zwischen dem Boiler und dem Wärmetauscher aufrechtzuerhalten. Damit ist keine Umwälzpumpe in diesem Kreislauf erforderlich, die bei zu starkem Fluß die gewünschte Temperaturschichtung innerhalb des Boilers zerstören würde. Diese bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis gut bewährt und bildet den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung.From the DE 27 29 668 A1 a device for heat recovery from industrial waste heat is known, comprising a boiler and a heat exchanger associated therewith. The secondary side of the heat exchanger is connected on the one hand with a cold side and on the other hand with a hot side of the boiler, so that a closed circuit between the boiler and the heat exchanger is formed. The primary side of the heat exchanger is flowed through by a heat transfer medium, which is fed by industrial waste heat. In plants where large amounts of industrial waste heat are available, this waste heat is easily enough to not only heat the water of the boiler but at the same time maintain convective flow between the boiler and the heat exchanger. Thus, no circulation pump in this cycle is required, which would destroy the desired temperature stratification within the boiler at too high a flow. This known device has been well proven in practice and forms the starting point of the present invention.

Die DE 10 2004 018 034 A1 offenbart einen Brauchwasserspeicher für Wärmepumpen. Der Brauchwasserspeicher umfasst einen Wärmetauscher. Wenn die Leistung einer Wärmepumpe nicht ausreicht, um das Warmwasser aufzuheizen, kann die Wärmezufuhr über ein 2-Wege-Ventil gedrosselt oder gesperrt werden, um im oberen Teil des Brauchwasserspeichers befindliches Wasser nicht abzukühlen.The DE 10 2004 018 034 A1 discloses a service water storage for heat pumps. The hot water tank includes a heat exchanger. If the power of a heat pump is not sufficient to heat the hot water, the heat supply can be throttled or blocked via a 2-way valve, so as not to cool water in the upper part of the hot water tank.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmegewinnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine hohe Effizienz und breite Nutzbarkeit von zur Verfügung stehenden Wärmequellen auszeichnet.The invention has for its object to provide a device for heat recovery of the type mentioned, which is characterized by a high efficiency and wide usability of available heat sources.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dient zur Wärmegewinnung. Sie weist mindestens einen Boiler auf, der eine temperaturgeschichtete Flüssigkeit enthält. In der Regel ist der Boiler mit Wasser gefüllt, wobei auch jedes andere wärmetragende Medium geeignet ist. Die Flüssigkeit im Boiler ist temperaturgeschichtet, so daß sich im Boiler stets mindestens eine Schicht mit kalter Flüssigkeit und darüberliegend mindestens eine Schicht mit warmer Flüssigkeit befindet. In der Regel ist an der Kaltseite des Boilers noch ein Zufluß für die Flüssigkeit, insbesondere Kaltwasser vorgesehen, während an der Warmseite ein Abfluß für erwärmte Flüssigkeit, insbesondere Warmwasser vorgesehen ist. Die erwärmte Flüssigkeit wird insbesondere zu Heizzwecken genutzt, wobei alternativ oder zusätzlich auch Warmwasser zu Haushaltszwecken entnehmbar ist. Zur Erwärmung der Flüssigkeit im Boiler ist ein Wärmetauscher vorgesehen, dessen Sekundärseite einerseits mit der Kaltseite und andererseits mit der Warmseite des Boilers verbunden ist. Die Sekundärseite des Wärmetauschers bildet daher mit dem Boiler einen in sich geschlossenen Kreislauf. Dieser Kreislauf wird ausschließlich durch Konvektion der Flüssigkeit im Boiler angetrieben, so daß keinerlei aktive Umwälzpumpe vorgesehen ist. Die Regelvorrichtung ist von der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums beeinflußt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Strömungsmenge der Flüssigkeit in diesem Kreislauf unmittelbar an den Wärmeeintrag gekoppelt ist. Es ist daher ausgeschlossen, daß die Flüssigkeit in diesem Kreislauf umgewälzt wird, ohne daß ein ausreichend hoher Wärmeeintrag erfolgt. Eine derartige Umwälzung hätte die totale Zerstörung der Temperaturschichtung der Flüssigkeit im Boiler zur Folge, so daß die Entnahmetemperatur des Boilers entsprechend absinken würde. Andererseits setzt die rein konvektionsgebundene Strömung dieses Kreislaufs eine relativ intensive Erwärmung der Flüssigkeit voraus, da bei zu geringer Erwärmung die Konvektion nicht in Gang kommt.The device according to claim 1 is used for heat recovery. It has at least one boiler containing a temperature-layered liquid. In general, the boiler is filled with water, with any other heat transfer medium is suitable. The liquid in the boiler is temperature-stratified, so that there is always at least one layer of cold liquid in the boiler and above it at least one layer of warm liquid. In general, an inflow for the liquid, in particular cold water is provided on the cold side of the boiler, while on the hot side, a drain for heated liquid, in particular hot water is provided. The heated liquid is used in particular for heating purposes, with alternatively or additionally also hot water for household purposes can be removed. For heating the liquid in the boiler, a heat exchanger is provided, the secondary side is connected on the one hand to the cold side and on the other hand to the hot side of the boiler. The secondary side of the heat exchanger therefore forms a self-contained circuit with the boiler. This circuit is driven solely by convection of the liquid in the boiler, so that no active circulation pump is provided. The control device is influenced by the condensation temperature of the heat transfer medium. This arrangement has the advantage that the flow rate of the liquid is coupled in this circuit directly to the heat input. It is therefore impossible that the liquid is circulated in this cycle, without a sufficiently high heat input occurs. Such a revolution would result in the total destruction of the temperature stratification of the liquid in the boiler, so that the withdrawal temperature of the boiler would decrease accordingly. On the other hand, the purely convection-bound flow of this cycle requires a relatively intense heating of the liquid, since too low heating convection does not get going.

Zur Erzielung einer universellen Anwendbarkeit der Vorrichtung zur Wärmegewinnung ist es wichtig, auch Wärmequellen verwenden zu können, deren Temperatur geringer ist als die Warmseite des Boilers. Zu diesem Zweck wird ein Wärmetransport-Medium eingesetzt, welches durch die Wärmequelle verdampft wird. Anschließend wird das Wärmetransport-Medium durch einen Kompressor komprimiert, der das Wärmetransport-Medium einschließlich der darin enthaltenen Wärme auf eine höhere Temperatur bringt. Das Wärmetransport-Medium wird anschließend durch die Primärseite des Wärmetauschers geleitet, wo sie die Boilerflüssigkeit erwärmt. Gleichzeitig kondensiert das Wärmetransport-Medium, wobei die Verdampfungswärme für den Wärmetauscher an die Boilerflüssigkeit abgegeben wird. Das flüssige Wärmetransport-Medium wird dann wieder zurück zur Wärmequelle geführt, wo sie erneut Wärme aufnehmen kann. Auf diese Weise wird Wärme von der Wärmequelle mit geringer Temperatur in den Wärmetauscher bei höherer Temperatur transportiert. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Betrieb einer derartigen Wärmepumpe zusammen mit einem konvektionsgebundenen Wärmetauscher recht problematisch ist.To achieve universal applicability of the heat recovery device, it is important to be able to use also heat sources whose temperature is lower than the hot side of the boiler. For this purpose, a heat transfer medium is used, which is evaporated by the heat source. Subsequently, the heat transport medium is compressed by a compressor, which brings the heat transfer medium including the heat contained therein to a higher temperature. The heat transport medium is then passed through the primary side of the heat exchanger where it heats the boiler fluid. At the same time, the heat transfer medium condenses, the heat of vaporization for the heat exchanger being released to the boiler fluid. The liquid heat transfer medium is then fed back to the heat source, where it can absorb heat again. In this way, heat is transported from the low temperature heat source to the higher temperature heat exchanger. However, it has been found that the operation of such a heat pump along with a convection-based heat exchanger is quite problematic.

Im Gegensatz zur Nutzung von industrieller Abwärme kommt es beim Wärmepumpenbetrieb wegen des damit verbundenen Energieverbrauchs auf eine hohe Effizienz des Systems an. Ist der Wärmeeintrag der Wärmepumpe in den Wärmetauscher zu gering, so kommt die Konvektion im Boiler-Kreislauf nicht in Gang. Ist der Wärmeeintrag hingegen zu hoch, so verbraucht der Kompressor viel Energie, ohne daß es zu einer merklichen Erwärmung der Flüssigkeit im Boiler kommt.In contrast to the use of industrial waste heat, heat pump operation requires high system efficiency because of the associated energy consumption. If the heat input of the heat pump into the heat exchanger is too low, the convection in the boiler circuit does not start. On the other hand, if the heat input is too high, the compressor consumes a lot of energy without the heating of the liquid in the boiler being noticeably increased.

Zur Lösung dieses Problems wird ein Kompressor eingesetzt, dessen Durchflußrate von einer Regelvorrichtung beeinflußt ist. Diese Regelvorrichtung ist dabei von der Temperatur des Wärmetransport-Mediums zwischen dem Ausgang des Kompressors und der Ausgangsleitung des Wärmetauschers bzw. von der Temperatur der Flüssigkeit des Wärmetauschers bzw. Boilers beeinflußt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Durchsatz des Wärmetransport-Mediums durch den Kompressor von der Wärmeabgabe des Wärmetransport-Mediums im Wärmetauscher abhängig wird. Beim Hochfahren der Vorrichtung wird demnach der Kompressor bei relativ geringer Leistung genutzt, um der Konvektion auf der Sekundärseite des Wärmetauschers Zeit zu geben, sich entsprechend aufzubauen. Mit zunehmender Konvektionsströmung wird auch der Kompressor in seiner Leistung hochgefahren, da dann die Wärmeabgabe des Wärmetransport-Mediums im Wärmetauscher entsprechend zunimmt. Auf diese Weise ergibt sich eine optimale Wärmeausnutzung der Wärmequelle bei relativ geringem Energiebedarf, so daß die gesamte Vorrichtung einen überraschend hohen Wirkungsgrad aufweist.To solve this problem, a compressor is used whose flow rate is influenced by a control device. This control device is influenced by the temperature of the heat transfer medium between the output of the compressor and the output line of the heat exchanger or by the temperature of the liquid of the heat exchanger or boiler. By this measure it is achieved that the throughput of the heat transport medium is dependent by the compressor of the heat output of the heat transfer medium in the heat exchanger. When starting up the device, therefore, the compressor is used at relatively low power to give the convection on the secondary side of the heat exchanger time to build up accordingly. With increasing Konvektionsströmung the compressor is raised in its performance, since then the heat output of the heat transfer medium increases in the heat exchanger accordingly. In this way, optimum heat utilization of the heat source results in relatively low energy consumption, so that the entire device has a surprisingly high efficiency.

Zur Erzielung eines möglichst geringen Wärmeverlustes ist es gemäß Anspruch 2 vorteilhaft, wenn der Wärmetauscher als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet ist. Hierdurch wird die Boilerflüssigkeit fast auf die Temperatur des Wärmetransport-Mediums erwärmt. Damit führt die Wärmeübertragung nur zu einem sehr geringen Temperaturverlust. Ist der Wärmetauscher innerhalb einer Wärmeisolation des Boilers vorgesehen, so ergeben sich besonders geringe Wärmeverluste. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher um den Boiler herum angeordnet, so daß auch Wärmestrahlungsverluste des Boilers teilweise im Wärmetauscher regeneriert werden.To achieve the lowest possible heat loss, it is advantageous according to claim 2, when the heat exchanger is designed as a countercurrent heat exchanger. As a result, the boiler fluid is heated almost to the temperature of the heat transfer medium. Thus, the heat transfer only leads to a very low temperature loss. If the heat exchanger is provided within a heat insulation of the boiler, the result is particularly low heat losses. Preferably, the heat exchanger is arranged around the boiler, so that heat radiation losses of the boiler are partly regenerated in the heat exchanger.

Um eine möglichst effektive Konvektion aufrecht zu erhalten, ist es gemäß Anspruch 3 günstig, wenn der Wärmetauscher sekundärseitig einen größeren Leitungsquerschnitt aufweist als primärseitig. Dies führt auf der Sekundärseite zu einem geringeren Leitungswiderstand, so daß bereits eine relativ geringe Temperaturdifferenz innerhalb des Wärmetauschers zu einer wirkungsvollen Konvektionsströmung führt. Auf der Primärseite ist ein großer Leitungsquerschnitt nicht erforderlich, da das Wärmetransport-Medium ohnehin durch die Wirkung des Kompressors zwangsweise umgewälzt wird.In order to maintain the most effective convection, it is favorable according to claim 3, when the heat exchanger on the secondary side has a larger line cross-section than the primary side. This leads to a lower line resistance on the secondary side, so that even a relatively small temperature difference within the heat exchanger leads to an effective convection flow. On the primary side, a large line cross-section is not required because the heat transfer medium is forcibly circulated anyway by the action of the compressor.

Zur Erzielung einer feinfühligen Regelung ist es gemäß Anspruch 4 günstig, wenn die Regelvorrichtung von der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums nach dem Wärmetauscher beeinflußt ist. Die Kondensationstemperatur ist eine materialabhängige Funktion des Drucks, so daß zur Bestimmung der Kondensationstemperatur bei bekanntem Wärmetransport-Medium lediglich der Druck des Wärmetransport-Mediums nach dem Wärmetauscher gemessen werden muß. Dieser gemessene Druck kann dann unter Verwendung der Dampfdruckkurve des Wärmetransport-Mediums in eine Kondensationstemperatur umgerechnet werden. Die Kenntnis der Kondensationstemperatur ist wichtig, da eine unvollständige Kondensation des Wärmetransport-Mediums eine unvollständige Wärmeabgabe in den Wärmetauscher und ggf. eine instabile Regelung zur Folge hätte, so daß der Energieverbrauch des Kompressors zu hoch gewählt ist. Die Einflußnahme der Kondensationstemperatur auf die Regelung verbessert daher den Wirkungsgrad der Vorrichtung.To achieve a sensitive control, it is advantageous according to claim 4, when the control device is influenced by the condensation temperature of the heat transfer medium after the heat exchanger. The condensation temperature is a material-dependent function of the pressure, so that only the pressure of the heat transfer medium after the heat exchanger must be measured to determine the condensation temperature in known heat transport medium. This measured pressure can then be converted to a condensation temperature using the vapor pressure curve of the heat transfer medium. The knowledge of the condensation temperature is important because an incomplete condensation of the heat transfer medium would result in incomplete heat transfer into the heat exchanger and possibly an unstable control, so that the energy consumption of the compressor is too high. The influence of the condensation temperature on the control therefore improves the efficiency of the device.

Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades ist es gemäß Anspruch 5 günstig, wenn die Regelvorrichtung die Temperatur des Wärmetransport-Mediums nach Durchströmen des Wärmetauschers auf eine Temperatur einregelt, die eine vorgegebene Temperaturspanne unter der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums liegt. Das Wärmetransport-Medium ist in diesem Fall unterkühlt, so daß die Verdampfungswärme vollständig über den Wärmetauscher an die Boilerflüssigkeit abgegeben wurde. Steigt die Wärmeabgabe im Wärmetauscher an, so hat dies ein Absinken der Temperatur des Wärmetransport-Mediums am Ausgang des Wärmetauschers relativ zur Kondensationstemperatur zur Folge. In diesem Fall sorgt die Regelung für eine Erhöhung des Flusses durch den Kompressor. Damit kann die gesteigerte Wärmeaufnahmefähigkeit des Wärmetauschers direkt zur Erhöhung der Leistung der Vorrichtung genutzt werden. Außerdem bleibt die Regelung über den gesamten Betriebsbereich stabil.To achieve optimal efficiency, it is favorable according to claim 5, when the control device adjusts the temperature of the heat transfer medium after flowing through the heat exchanger to a temperature which is a predetermined temperature range below the condensation temperature of the heat transfer medium. The heat transfer medium is undercooled in this case, so that the heat of vaporization has been completely discharged through the heat exchanger to the boiler fluid. If the heat output in the heat exchanger increases, this results in a drop in the temperature of the heat transport medium at the outlet of the heat exchanger relative to the condensation temperature. In this case, the control ensures an increase in the flow through the compressor. Thus, the increased heat capacity of the heat exchanger can be used directly to increase the performance of the device. In addition, the regulation remains stable over the entire operating range.

Für die Temperaturspanne hat sich gemäß Anspruch 6 ein Bereich zwischen 1K und 10K bewährt. Bei einer Temperaturspanne von unter 1K besteht die Gefahr, daß beim Auftreten von Störungen die Kondensation des Wärmetransport-Mediums nicht mehr vollständig ist, so daß Wärme ungenutzt im Kreis gepumpt wird. Außerdem können hierdurch schwer beherrschbare Regelschwingungen entstehen. Eine Wahl der Temperaturspanne von über 10K ist unzweckmäßig, da dies eine Einschränkung von zur Verfügung stehenden Wärmequellen zur Folge hätte. Je nach einsetzbarer Wärmequelle ist jedoch eine größere Temperaturspanne möglich. Vorzugsweise wird die Temperaturspanne zwischen 3K und 7K gewählt, um eine möglichst feinfühlige und effiziente Regelung zu erzielen. For the temperature range, a range between 1K and 10K has been proven according to claim 6. At a temperature range of less than 1K there is a risk that the condensation of the heat transfer medium is no longer complete in the event of disturbances, so that heat is pumped unused circle. In addition, this can result in difficult to control control oscillations. A choice of the temperature range of over 10K is impractical, since this would result in a limitation of available heat sources. Depending on the usable heat source, however, a larger temperature range is possible. Preferably, the temperature range between 3K and 7K is selected to achieve the most sensitive and efficient control possible.

Um die Vorrichtung in einem weiten Leistungsbereich einsetzen zu können, ist es gemäß Anspruch 7 günstig, wenn zwischen dem Wärmetauscher und der Wärmequelle mindestens ein Expansionsventil vorgesehen ist. Dieses Expansionsventil sorgt für ein Entspannen des Wärmetransport-Medium und hält damit die Druckverhältnisse des Wärmetransport-Mediums im Bereich des Wärmetauschers in etwa konstant.In order to use the device in a wide power range, it is advantageous according to claim 7, if at least one expansion valve is provided between the heat exchanger and the heat source. This expansion valve ensures a relaxation of the heat transport medium and thus keeps the pressure conditions of the heat transfer medium in the region of the heat exchanger in approximately constant.

Um zu erreichen, daß die Vorrichtung unter allen Bedingungen einen optimalen Wirkungsgrad erzielt, ist es gemäß Anspruch 8 vorteilhaft, wenn das Expansionsventil mit einer vom Druck des Wärmetransport-Mediums beeinflußten Regelvorrichtung in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise werden über einen weiten Arbeitsbereich konstante Eigenschaften des Wärmetransport-Mediums realisiert.In order to achieve that the device achieves optimum efficiency under all conditions, it is advantageous according to claim 8, when the expansion valve is in operative connection with a control device influenced by the pressure of the heat transfer medium. In this way, constant properties of the heat transport medium can be realized over a wide operating range.

Insbesondere bei Wärmequellen mit sehr niedriger Temperatur ist es gemäß Anspruch 9 günstig, dem Wärmetauscher und mindestens einen Behälter nachzuordnen, der mit dem verdampften Wärmetransport-Medium in thermischem Kontakt steht. Damit wird das Wärmetransport-Medium zur Verbesserung der Wärmeaufnahme zusätzlich gekühlt. Außerdem erhöht sich die vom Kompressor erzielbare Endtemperatur.In particular, in heat sources with very low temperature, it is advantageous according to claim 9 nachordnen the heat exchanger and at least one container which is in thermal contact with the vaporized heat transfer medium. Thus, the heat transfer medium is additionally cooled to improve the heat absorption. In addition, the recoverable from the compressor end temperature increases.

Der Erfindungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumfang zu beschränken.The subject invention is exemplified with reference to the drawing, without limiting the scope.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Wärmegewinnung. Die Vorrichtung 1 weist einen Boiler 2 auf, der mit Wasser 3 gefüllt ist.The single figure shows a schematic representation of a device 1 for heat recovery. The device 1 has a boiler 2 on that with water 3 is filled.

Der Boiler 2 hat einen Zulauf 4 für Kaltwasser und einen Ablauf 5 für Warmwasser. Innerhalb des Boilers 2 stellt sich eine Schichtgrenze 6 ein, bei der eine Warmseite 7 auf einer Kaltseite 8 liegt. Zwischen der Warmseite 7 und der Kaltseite 8 findet nur eine sehr geringe Durchmischung statt, so daß das Wasser 3 der Warmseite 7 mit nahezu konstanter Temperatur entnommen werden kann. Insbesondere hängt die Temperatur des Wassers 3 am Ablauf 5 praktisch nicht von der Höhe der Schichtgrenze 6 ab.The boiler 2 has a feed 4 for cold water and a drain 5 for hot water. Inside the boiler 2 turns a layer boundary 6 one in which a warm side 7 on a cold side 8th lies. Between the warm side 7 and the cold side 8th Only a very small mixing takes place, so that the water 3 the warm side 7 can be removed with almost constant temperature. In particular, the temperature of the water depends 3 at the expiration 5 practically not from the height of the layer boundary 6 from.

Der Boiler 2 ist über Leitungen 9 mit einem im Gegenstrom betriebenen Wärmetauscher 10 verbunden. Das Wasser 3 strömt dabei durch eine Sekundärseite 11 des Wärmetauschers 10. Diese Sekundärseite 11 besitzt einen größeren Leitungsquerschnitt als eine Primärseite 12 des Wärmetauschers 10, um zwischen dem Boiler 2 und dem Wärmetauscher 10 über die Leitungen 9 eine freie Konvektionsströmung ohne Umwälzpumpe realisieren zu können. Zur Erzielung eines möglichst geringen Wärmeverlustes ist der Wärmetauscher 10 innerhalb einer Wärmeisolierung 13 des Boilers 2 vorgesehen. Um auch die Strahlungswärme des Boilers 2 nutzbar zu machen, erstreckt sich der Wärmetauscher 10 um den Boiler 2 herum.The boiler 2 is via lines 9 with a countercurrent heat exchanger 10 connected. The water 3 flows through a secondary side 11 of the heat exchanger 10 , This secondary side 11 has a larger wire cross-section than a primary side 12 of the heat exchanger 10 to switch between the boiler 2 and the heat exchanger 10 over the wires 9 To be able to realize a free convection flow without circulating pump. To achieve the lowest possible heat loss of the heat exchanger 10 inside a thermal insulation 13 of the boiler 2 intended. In addition, the radiant heat of the boiler 2 to make usable, the heat exchanger extends 10 around the boiler 2 around.

Zusätzlich könnten im Boiler 2 - abweichend von der Darstellung - noch Wärmequellen, beispielsweise Wärmetauscher von fossilen Brennstoffheizungen oder von Hochtemperatur-Solarthermikanlagen untergebracht sein. Derartige zusätzliche Wärmequellen im Boiler 2 haben jedoch nichts mit dem Erfindungsgegenstand selbst zu tun und sind daher nicht dargestellt.In addition, in the boiler could 2 - Deviating from the representation - nor heat sources, such as heat exchangers from fossil fuel heaters or be housed by high-temperature solar thermal systems. Such additional heat sources in the boiler 2 However, they have nothing to do with the subject invention itself and are therefore not shown.

Außerdem könnte je nach Anwendungsfall der Wärmetauscher 10 vom Boiler 2 durch eine zusätzliche Wärmeisolationsschicht thermisch entkoppelt sein. Je nach Anwendungsfall ist alternativ auch daran gedacht, die Trennwand zwischen dem Wärmetauscher 10 und dem Boiler 2 mit Öffnungen zu versehen oder ganz wegzulassen, so daß sich auf diese Weise eine verbesserte Konvektion ausbildet.In addition, depending on the application, the heat exchanger 10 from the boiler 2 be thermally decoupled by an additional heat insulating layer. Depending on the application is alternatively also thought, the partition between the heat exchanger 10 and the boiler 2 to be provided with openings or omit altogether, so that in this way an improved convection is formed.

Die Primärseite 12 des Wärmetauschers 10 wird von einem Wärmetransport-Medium 14 durchströmt, welches in einem gesonderten Kreislauf umgewälzt wird. Die Primärseite 12 des Wärmetauschers 10 ist über eine Ausgangsleitung 15 mit einem Behälter 15a verbunden, der als Zwischen-Wärmetauscher ausgebildet ist. In diesem Behälter 15a gibt das Wärmetransport-Medium 14 Wärme an verdampftes Wärmetransport-Medium 14 ab, welches den Behälter 15a in einer Leitung 22 durchströmt. Diese Maßnahme verbessert die Wärmeaufnahmefähigkeit des Wärmetransport-Mediums 14.The primary side 12 of the heat exchanger 10 is from a heat transfer medium 14 flows through, which is circulated in a separate circuit. The primary side 12 of the heat exchanger 10 is via an output line 15 with a container 15a connected, which is designed as an intermediate heat exchanger. In this container 15a gives the heat transport medium 14 Heat to vaporized heat transfer medium 14 which is the container 15a in a pipe 22 flows through. This measure improves the heat absorption capacity of the heat transport medium 14 ,

Nach Verlassen des Behälters 15a gelangt das Wärmetransport-Medium 14 in ein Expansionsventil 16, welches für einen Abbau des Druckes des Wärmetransport-Mediums 14 sorgt. Das Expansionsventil 16 steht über eine Regelvorrichtung 17 mit einem Druckmeßgerät 18 in Wirkverbindung, welches den Druck des WärmetransportMediums 14 in der Ausgangsleitung 15 konstant hält. Der Regelvorrichtung 17 ist ein Differenzverstärker 17b vorgeordnet, der den gemessenen Druck mit einem Soll-Wert eines Sollwert-Gebers 17a vergleicht. Das Vergleichsergebnis ist dabei die Regelgröße der Regelvorrichtung 17. Dies gewährleistet, daß innerhalb des Wärmetauschers 10 in etwa konstante Druckverhältnisse des Wärmetransport-Mediums 14 herrschen, so daß das Wärmetransport-Medium 14 in etwa eine konstante Kondensationstemperatur aufweist.After leaving the container 15a enters the heat transport medium 14 in an expansion valve 16 , which is for a reduction of the pressure of the heat transfer medium 14 provides. The expansion valve 16 is about a control device 17 with a pressure gauge 18 in operative connection, which the pressure of the heat transport medium 14 in the output line 15 keeps constant. The control device 17 is a differential amplifier 17b upstream of the measured pressure with a setpoint value of a setpoint generator 17a compares. The comparison result is the controlled variable of the control device 17 , This ensures that inside the heat exchanger 10 approximately constant pressure conditions of the heat transport medium 14 prevail, so that the heat transport medium 14 has approximately a constant condensation temperature.

Das Expansionsventil 16 steht über eine Leitung 19 mit einem weiteren Wärmetauscher 20 in Wirkverbindung, der sich mit einer Wärmequelle 21 in Kontakt befindet. Als Wärmequelle 21 kommt beispielsweise Umgebungsluft, aber auch Erdwärme oder eine solarthermische Anlage in Frage. In der Regel reicht die Temperatur der Wärmequelle 21 nicht aus, um direkt das Wasser 3 im Wärmetauscher 10 aufzuheizen. Hierzu muß diese Wärme erst auf eine höhere Temperatur gebracht werden.The expansion valve 16 is over a line 19 with another heat exchanger 20 in operative connection, dealing with a heat source 21 in contact. As a heat source 21 For example, ambient air, but also geothermal or a solar thermal system in question. As a rule, the temperature of the heat source is sufficient 21 do not go to the water directly 3 in the heat exchanger 10 heat. For this purpose, this heat must first be brought to a higher temperature.

Zu diesem Zweck wird das Wärmetransport-Medium 14 so gewählt, daß es innerhalb der Leitung 19 flüssig ist und durch die Wärmequelle 21 verdampft. Dieser Dampf wird über eine weitere Leitung 22 durch den Behälter 15a geleitet, wo es im Wärmeaustausch mit dem aus dem Wärmetauscher 10 kommendem Wärmetransport-Medium 14 steht. Das Wärmetransport-Medium 14 wird dabei in etwa auf die Zulauftemperatur des Boilers 2 erwärmt.For this purpose, the heat transport medium 14 chosen so that it is within the line 19 is liquid and through the heat source 21 evaporated. This steam is over another line 22 through the container 15a where it is in heat exchange with the heat exchanger 10 upcoming heat transport medium 14 stands. The heat transport medium 14 will be approximately at the inlet temperature of the boiler 2 heated.

Nach Verlassen des Behälters 15a wird das Wärmetransport-Medium 14 einem Kompressor 23 zugeführt, dessen Durchfluß über die Drehzahl einstellbar ist. Der Kompressor 23 komprimiert das Wärmetransport-Medium 14, wodurch sich auch dessen Temperaturniveau erhöht. Über eine Leitung 24 gelangt das Wärmetransport-Medium 14 zurück in den Wärmetauscher 10, wo es seine Wärme an das sekundärseitige Wasser 3 abgibt. Dabei kondensiert das Wärmetransport-Medium 14, so daß seine gesamte Verdampfungswärme an das Wasser 3 abgegeben wird.After leaving the container 15a becomes the heat transport medium 14 a compressor 23 fed, whose flow is adjustable over the speed. The compressor 23 compresses the heat transport medium 14 , which also increases its temperature level. About a line 24 enters the heat transport medium 14 back into the heat exchanger 10 where it transfers its heat to the secondary water 3 emits. The heat transfer medium condenses 14 so that its entire heat of vaporization to the water 3 is delivered.

Durch die Ausbildung des Wärmetauschers 10 als Gegenstrom-Wärmetauscher wird außerdem erreicht, daß das Wasser 3 nach dem Verlassen des Wärmetauschers 10 nahezu die Temperatur des zufließenden Wärmetransport-Mediums 14 aufweist. Der Temperaturverlust ist sehr gering, da das zufließende Wärmetransport-Medium 14 zunächst nur die oberste Schicht des Wassers 3 erwärmt, welches schon nahezu die Temperatur des Wärmetransport-Mediums 14 erreicht hat. Das Wärmetransport-Medium 14 fließt im Wärmetauscher abwärts und erwärmt immer kältere Wasserschichten, wodurch es sich zusehends abkühlt. Dabei wird an einem bestimmten Punkt innerhalb des Wärmetauschers 10 die Kondensations-Temperatur des Wärmetransport-Mediums 14 erreicht, so daß statt einer weiteren Abkühlung des Wärmetransport-Mediums 14 eine Kondensation desselben bei konstanter Temperatur einsetzt. Die Kondensation des Wärmetransport-Mediums 14 ist dabei vollständig, so daß die gesamte Verdampfungswärme abgegeben wird. Im unteren Bereich des Wärmetauschers 10 wird das nun flüssige Wärmetransport-Medium 14 noch weiter abgekühlt und anschließend dem Expansionsventil 16 und der Wärmequelle 21 zugeführt. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr effiziente Energienutzung der Vorrichtung 1.By the formation of the heat exchanger 10 as a countercurrent heat exchanger is also achieved that the water 3 after leaving the heat exchanger 10 almost the temperature of the incoming heat transport medium 14 having. The temperature loss is very low, as the incoming heat transfer medium 14 initially only the top layer of the water 3 heated, which is almost the temperature of the heat transfer medium 14 has reached. The heat transport medium 14 flows downwards in the heat exchanger and heats colder water layers, causing it to cool down noticeably. It is at a certain point within the heat exchanger 10 the condensation temperature of the heat transport medium 14 achieved, so that instead of further cooling of the heat transfer medium 14 a condensation of the same at constant temperature begins. The condensation of the heat transport medium 14 is complete, so that the entire heat of evaporation is released. In the lower part of the heat exchanger 10 becomes the now liquid heat transport medium 14 cooled even further and then the expansion valve 16 and the heat source 21 fed. In this way results in a very efficient use of energy of the device 1 ,

Zum Betrieb der Vorrichtung 1 ist ein Temperaturfühler 25 im Bereich der Ausgangsleitung 15 ausgangsseitig des Wärmetauschers 10 vorgesehen. Dieser Temperaturfühler 25 mißt die Temperatur des Wärmetransport-Mediums 14 nach der Wärmeabgabe im Wärmetauscher 10. Über das bereits erwähnte Druckmeßgerät 18 wird außerdem der Druck des Wärmetransport-Mediums 14 in der Ausgangsleitung 15 bestimmt. Über eine Rechenschaltung 26, in der die Dampfdruckkurve des Wärmetransport-Mediums 14 gespeichert ist, wird hieraus die Kondensations-Temperatur des Wärmetransport-Mediums 14 berechnet und als elektrisches Signal abgegeben. Die berechnete Kondensationstemperatur wird zusammen mit dem Signal des Temperaturfühlers 25 und einem Soll-Wert eines Sollwert-Gebers 27a einem Differenzverstärker 27 zugeführt, der hieraus die Unterkühlung des Wärmetransport-Mediums 14 in der Ausgangsleitung 15 unter die Kondensationstemperatur ermittelt und mit dem Soll-Wert vergleicht.To operate the device 1 is a temperature sensor 25 in the area of the output line 15 on the output side of the heat exchanger 10 intended. This temperature sensor 25 measures the temperature of the heat transport medium 14 after the heat release in the heat exchanger 10 , About the already mentioned pressure gauge 18 In addition, the pressure of the heat transfer medium 14 in the output line 15 certainly. About a calculation circuit 26 , in which the vapor pressure curve of the heat transport medium 14 is stored, this is the condensation temperature of the heat transfer medium 14 calculated and delivered as an electrical signal. The calculated condensation temperature is combined with the signal from the temperature sensor 25 and a setpoint value of a setpoint generator 27a a differential amplifier 27 supplied from the supercooling of the heat transfer medium 14 in the output line 15 determined under the condensation temperature and compared with the target value.

Ein Ausgangssignal 28 des Differenzverstärkers 27 wird einer Regelvorrichtung 29 zugeführt, die den Kompressor 23 über einen Frequenzumrichter 30 ansteuert. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Wärmetransport-Medium 14 in Abhängigkeit von der Konvektionsströmung des Wassers 3 stets optimal umgewälzt wird. Damit wird einerseits die Wärmequelle 21 optimal genutzt und andererseits der Energieverbrauch des Kompressors 23 auf ein Minimum beschränkt. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt ein optimaler Wirkungsgrad der Vorrichtung 1.An output signal 28 of the differential amplifier 27 becomes a control device 29 fed to the compressor 23 via a frequency converter 30 controls. In this way it is ensured that the heat transport medium 14 depending on the convection flow of the water 3 always optimally circulated. Thus, on the one hand, the heat source 21 optimally used and on the other hand the energy consumption of the compressor 23 kept to a minimum. In this way, overall results in an optimal efficiency of the device 1 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungdevice
22
Boilerboiler
33
Wasserwater
44
ZulaufIntake
55
Ablaufprocedure
66
Schichtgrenzelayer boundary
77
Warmseitewarm side
88th
Kaltseitecold side
99
Leitungmanagement
1010
Wärmetauscherheat exchangers
1111
Sekundärseitesecondary side
1212
Primärseiteprimary
1313
Wärmeisolierungthermal insulation
1414
Wärmetransport-MediumHeat transport medium
1515
Ausgangsleitungoutput line
15a15a
Behältercontainer
1616
Expansionsventilexpansion valve
1717
Regelvorrichtungcontrol device
17a17a
Sollwert-GeberSetpoint encoders
17b17b
Differenzverstärkerdifferential amplifier
1818
Druckmeßgerätpressure gauge
1919
Leitungmanagement
2020
Wärmetauscherheat exchangers
2121
Wärmequelleheat source
2222
Leitungmanagement
2323
Kompressorcompressor
2424
Leitungmanagement
2525
Temperaturfühlertemperature sensor
2626
Rechenschaltungcomputing circuit
2727
Differenzverstärkerdifferential amplifier
27a27a
Sollwert-GeberSetpoint encoders
2828
Ausgangssignaloutput
2929
Regelvorrichtungcontrol device
3030
Frequenzumrichterfrequency converter

Claims (9)

Vorrichtung (1) zur Wärmegewinnung, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Boiler (2) aufweist, der eine temperaturgeschichtete Flüssigkeit enthält, wobei der Boiler (2) eine unten liegende Kaltseite (8) und eine oben liegende Warmseite (7) aufweist, wobei zur Erwärmung der Flüssigkeit im Boiler (2) ein Wärmetauscher (10) mit einer Primärseite (12) und einer Sekundärseite (11) vorgesehen ist, wobei die Sekundärseite (11) einerseits mit der Kaltseite (8) des Boilers (2) und andererseits mit der Warmseite (7) des Boilers (2) verbunden ist und mit dem Boiler (2) einen in sich geschlossenen, ausschließlich durch vom Wärmeeintrag im Wärmetauscher (10) ausgehender Konvektion angetriebenen Kreislauf bildet, wobei die Primärseite (12) des Wärmetauschers (10) von einem unter Wärmeabgabe kondensierenden Wärmetransport-Medium (14) durchströmt ist, welches Wärme aus einer Wärmequelle (21) mit geringerer Temperatur als die Warmseite (7) des Boilers (2) entnimmt und dabei verdampft, wobei der Wärmequelle (21) mindestens ein Kompressor (23) nachgeordnet ist, der das Wärmetransport-Medium (14) auf eine Temperatur bringt, die über der der Warmseite (7) des Boilers (2) liegt, wobei die Durchflußrate des Kompressors (23) von einer Regelvorrichtung (29) beeinflußt ist, welche von der Temperatur des Wärmetransport-Mediums (14) zwischen dem Ausgang des Kompressors (23) und einer Ausgangsleitung (15) des Wärmetauschers (10) und/oder der Flüssigkeit des Wärmetauschers (10) und/oder Boilers (2) beeinflußt ist, wobei die Regelvorrichtung (29) von der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums (14) beeinflusst ist.Apparatus (1) for heat recovery, the apparatus (1) comprising at least one boiler (2) containing a temperature-layered liquid, the boiler (2) having a cold side (8) at the bottom and a hot side (7) at the top, wherein for heating the liquid in the boiler (2) a heat exchanger (10) having a primary side (12) and a secondary side (11) is provided, wherein the secondary side (11) on the one hand with the cold side (8) of the boiler (2) and on the other is connected to the hot side (7) of the boiler (2) and with the boiler (2) forms a closed, driven exclusively by the heat input in the heat exchanger (10) outgoing convection circuit, wherein the primary side (12) of the heat exchanger (10 ) is flowed through by a heat transfer condensing heat transfer medium (14), which removes heat from a heat source (21) with a lower temperature than the hot side (7) of the boiler (2) and thereby verd in which the heat source (21) is followed by at least one compressor (23) which brings the heat transfer medium (14) to a temperature higher than that of the hot side (7) of the boiler (2), the flow rate of the compressor (23) is influenced by a regulating device (29) which is dependent on the temperature of the heat transfer medium (14) between the outlet of the compressor (23) and an outlet line (15) of the heat exchanger (10) and / or the heat exchanger ( 10) and / or boiler (2) is influenced, wherein the control device (29) is influenced by the condensation temperature of the heat transfer medium (14). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) als Gegenstrom-Wärmetauscher ausgebildet und innerhalb einer Wärmeisolierung (13) des Boilers (2) vorgesehen ist.Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the heat exchanger (10) is designed as a counterflow heat exchanger and is provided within a heat insulation (13) of the boiler (2). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) sekundärseitig einen größeren Leitungsquerschnitt aufweist als primärseitig.Device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the heat exchanger (10) on the secondary side has a larger line cross-section than the primary side. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (29) von der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums (14) nach dem Wärmetauscher (10) beeinflußt ist.Device according to at least one of Claims 1 to 3 , characterized in that the regulating device (29) is influenced by the condensation temperature of the heat transfer medium (14) after the heat exchanger (10). Vorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (29) die Temperatur des Wärmetransport-Mediums (14) nach Durchströmen des Wärmetauschers (10) auf eine Temperatur einregelt, die eine vorgegebene Temperaturspanne unter der Kondensationstemperatur des Wärmetransport-Mediums (14) liegt.Device (1) according to at least one of Claims 1 to 4 , characterized in that the regulating device (29) adjusts the temperature of the heat transfer medium (14) after flowing through the heat exchanger (10) to a temperature which is a predetermined temperature range below the condensation temperature of the heat transfer medium (14). Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturspanne zwischen 1K und 10K, vorzugsweise zwischen 3K und 7K liegt.Device (1) according to Claim 5 , characterized in that the temperature range is between 1K and 10K, preferably between 3K and 7K. Vorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wärmetauscher (10) und der Wärmequelle (21) mindestens ein Expansionsventil (16) vorgesehen ist.Device (1) according to at least one of Claims 1 to 6 , characterized in that between the heat exchanger (10) and the heat source (21) at least one expansion valve (16) is provided. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsventil (16) mit einer vom Druck des Wärmetransport-Mediums (14) beeinflußten Regelvorrichtung (17) in Wirkverbindung steht.Device (1) according to Claim 7 , characterized in that the expansion valve (16) is in operative connection with a control device (17) influenced by the pressure of the heat transfer medium (14). Vorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärseite (12) des Wärmetauschers (10) mindestens ein Behälter (15a) nachgeordnet ist, der in thermischem Kontakt mit dem von der Wärmequelle (21) verdampften Wärmetransport-Medium (14) steht.Device (1) according to at least one of Claims 1 to 6 , characterized in that the primary side (12) of the heat exchanger (10) at least one container (15a) is arranged downstream, which is in thermal contact with the of the heat source (21) evaporated heat transfer medium (14).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729668A1 (en) 1976-10-21 1978-04-27 Dec Int WATER HEATING SYSTEM
DE8017626U1 (en) 1980-06-06 1980-11-13 Buehlmann, Marcel, Orpund (Schweiz) DEVICE FOR GENERATING HOT FLUIDS
DE2835072C2 (en) 1977-08-12 1985-01-17 Paul Mueller Co., Springfield, Mo. Water heater
DE102004018034A1 (en) 2004-04-14 2005-11-17 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Hot water storage system for heat pump is triggered either by a temperature sensor or an impeller flow meter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729668A1 (en) 1976-10-21 1978-04-27 Dec Int WATER HEATING SYSTEM
DE2835072C2 (en) 1977-08-12 1985-01-17 Paul Mueller Co., Springfield, Mo. Water heater
DE8017626U1 (en) 1980-06-06 1980-11-13 Buehlmann, Marcel, Orpund (Schweiz) DEVICE FOR GENERATING HOT FLUIDS
DE102004018034A1 (en) 2004-04-14 2005-11-17 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Hot water storage system for heat pump is triggered either by a temperature sensor or an impeller flow meter

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