DE102010049373A1 - Device for regulating temperature of heat transfer medium for heat pumps or cooling machines, has energy source that is flowed-through from heat transfer medium - Google Patents

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Abstract

The device has an energy source (3) that is flowed-through from the heat transfer medium, where the energy source is provided for increasing the temperature of the heat transfer medium. A control valve (5) is formed for regulation of the volume flow of the heat transfer medium. A branch (7) is provided before the energy source, which leads to a cold transfer system (9) that stands in connection with the control valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums für Wärmepumpen und/oder Kältemaschinen umfassend eine von dem Wärmeübertragungsmedium durchströmte Energiequelle zur Erhöhung der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums sowie ein Regelventil zur Regulierung des der Wärmepumpe und/oder Kältemaschine zugeführten Volumenstroms des Wärmeübertragungsmediums.The invention relates to a device for regulating the temperature of a heat transfer medium for heat pumps and / or refrigerators comprising a flowed through by the heat transfer medium energy source for increasing the temperature of the heat transfer medium and a control valve for regulating the heat pump and / or chiller supplied volume flow of the heat transfer medium.

Wärmepumpen oder Kältemaschinen beinhalten jeweils einen Kühlmittelkreislauf bzw. einen Solestrom, der die von einem Medium entnommene Energie zu einem Verbraucher transportiert, der die im Medium gespeicherte Energie entzieht, um damit beispielsweise auf umweltfreundliche und sparsame Art Energie zur Beheizung von Gebäuden oder zur Versorgung mit warmen Wasser oder dergleichen bereit zu stellen. Aufgrund der unterschiedlichen Temperatur der jeweiligen Energiequelle, die ihre Wärme an das Wärmeübertragungsmedium abgibt, entstehen unterschiedliche Temperaturen in dem Wärmeübertragungsmedium. Dies ist jedoch für den Betrieb der Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen nachteilig, da abhängig von der jeweiligen Temperatur der Wirkungsgrad der Wärmepumpen bzw. Kältemaschine variiert. Es ist daher wünschenswert, das Wärmeübertragungsmedium mit einer konstanten Temperatur, die im besten Fall die optimale Betriebstemperatur hat, den Wärmepumpen bzw. den Kältemaschinen zuzuführen. Sowohl zu hohe als auch zu niedrige Temperaturen des Wärmeübertragungsmediums können zum vollständigen Abschalten der Anlagen führen; jedenfalls haben die zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen einen nicht optimalen Betriebszustand der Anlage zur Folge. Daraus ergibt sich ein sehr stark schwankender Wirkungsgrad, was die Effizienz der Anlagen negativ beeinflusst.Heat pumps or chillers each contain a coolant circuit or a brine stream, which transports the energy extracted from a medium to a consumer, which extracts the stored energy in the medium, thus, for example, in an environmentally friendly and economical way energy for heating buildings or for supplying warm To provide water or the like. Due to the different temperature of the respective energy source, which gives off its heat to the heat transfer medium, different temperatures arise in the heat transfer medium. However, this is disadvantageous for the operation of the heat pumps or refrigerators, since the efficiency of the heat pump or chiller varies depending on the particular temperature. It is therefore desirable to supply the heat transfer medium at a constant temperature, which in the best case has the optimum operating temperature, to the heat pumps or refrigerators. Both too high and too low temperatures of the heat transfer medium can lead to complete shutdown of the equipment; in any case, too high or too low temperatures result in a non-optimal operating condition of the plant. This results in a very fluctuating efficiency, which negatively affects the efficiency of the plants.

Um eine Regulierung des die Kältemaschine bzw. die Wärmepumpe erreichenden Wärmeübertragungsmediums zu ermöglichen, sind üblicherweise Einspritzventile vorgesehen, die eine Regulierung des die Kältemaschine bzw. Wärmepumpe erreichenden Wärmeübertragungsmediums herbeiführen sollen. Durch die ständigen Temperaturschwankungen ist das Ventil jedoch hoch belastet, da es ständig öffnet und schließt. Gleichzeitig besteht das Risiko, dass bei einer zu geringen Temperatur des Wärmeübertragungsmediums das Ventil nicht mehr in der Lage ist, die Temperatur für die Kältemaschine bzw. die Wärmepumpe im erforderlichen Maß einzuregeln, so dass ein Ausfall des gesamten Systems nicht ausgeschlossen ist.In order to enable a regulation of the heat transfer medium reaching the refrigerator or the heat pump, injection valves are usually provided which are intended to bring about a regulation of the heat transfer medium reaching the refrigerator or heat pump. Due to the constant temperature fluctuations, however, the valve is heavily loaded because it constantly opens and closes. At the same time, there is the risk that if the temperature of the heat transfer medium is too low, the valve will no longer be able to regulate the temperature for the chiller or the heat pump to the required extent so that failure of the entire system is not ruled out.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums für Wärmepumpen und/oder Kältemaschinen zu schaffen, welche in der Lage ist, eine dauerhaft konstante Temperatur des Wärmeübertragungsmediums dem Wärmetauscher bzw. der Kältemaschine zuzuführen.The invention aims to remedy this situation. The invention has for its object to provide a device for regulating the temperature of a heat transfer medium for heat pumps and / or chillers, which is able to supply a permanently constant temperature of the heat transfer medium to the heat exchanger and the chiller.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass vor der Energiequelle ein Abzweig vorgesehen ist, der zu einer Kälteübertragungsanlage führt und die Kälteübertragungsanlage mit dem Regelventil in Verbindung steht.According to the invention, this object is achieved in that a branch is provided in front of the energy source, which leads to a cold transfer system and the refrigeration system is in communication with the control valve.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums für Wärmepumpen und/oder Kältemaschinen geschaffen, welches eine genaue Temperatureinstellung ermöglicht. Dies ist dadurch hervorgerufen, dass vor der Energiequelle mit Hilfe des Abzweigs ein Teilvolumenstrom des Wärmeübertragungsmediums entnommen wird und der Kälteübertragungsanlage zugeführt wird. In dieser wird das Wärmeübertragungsmedium abgekühlt und dem Regelventil zugeführt. In dem Regelventil trifft das abgekühlte Wärmeübertragungsmedium auf das in der Energiequelle aufgewärmte Übertragungsmedium und wird dort gemischt. Durch das Zusammentreffen des erwärmten mit dem abgekühlten Wärmeübertragungsmedium besteht die Möglichkeit, die beiden Ströme zu mischen und so auf die optimale Eintrittstemperatur des Wärmeübertragungsmediums in die Wärmepumpe bzw. Kältemaschine einzustellen.The invention provides a device for regulating the temperature of a heat transfer medium for heat pumps and / or refrigerators, which allows a precise temperature setting. This is caused by the fact that a partial volume flow of the heat transfer medium is removed in front of the energy source with the aid of the branch and the cold transfer system is supplied. In this, the heat transfer medium is cooled and fed to the control valve. In the control valve, the cooled heat transfer medium strikes the transfer medium warmed in the energy source and is mixed there. By the meeting of the heated with the cooled heat transfer medium, it is possible to mix the two streams and set to the optimum inlet temperature of the heat transfer medium in the heat pump or chiller.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Kälteübertragungsanlage einen isolierten Außenkörper auf. Der isolierte Außenkörper führt zu einer optimalen Energieausbeute beim Abkühlen des Wärmeübertragungsmediums. Da es sich um eine vollständige Isolierung handelt, benötigt die Kälteübertragungsanlage keine Energiezufuhr.In a further development of the invention, the cold transfer system has an insulated outer body. The insulated outer body leads to an optimal energy yield during cooling of the heat transfer medium. Since it is a complete insulation, the cold transfer system requires no energy.

Vorteilhaft enthält die Kälteübertragungsanlage eine Temperatur-Speicher-Flüssigkeit. Die Temperatur-Speicher-Flüssigkeit ermöglicht die Speicherung des niedrigen Temperaturniveaus und damit eine Abgabe an das wärmere Wärmeübertragungsmedium beim Durchfließen der Kälteübertragungsanlage.Advantageously, the refrigeration system includes a temperature storage liquid. The temperature-storage liquid allows the storage of the low temperature level and thus a delivery to the warmer heat transfer medium when flowing through the refrigeration system.

In Weiterbildung der Erfindung enthält die Kälteübertragungsanlage einen Absorptionskörper. Mit Hilfe des Absorptionskörpers ist ein zuverlässiger Kälteübergang auf das Wärmeübertragungsmedium von der in der Kälteübertragungsanlage enthaltenen Flüssigkeit möglich.In a further development of the invention, the cold transfer system includes an absorption body. With the help of the absorption body, a reliable cold transition to the heat transfer medium of the liquid contained in the refrigeration system is possible.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die einzige Figur zeigt die schematische Darstellung der Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums.Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in detail below. The sole figure shows the schematic representation of the device for regulating the temperature of a heat transfer medium.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums ist für Wärmepumpen und/oder Kältemaschinen vorgesehen, wobei die Wärmepumpe bzw. Kältemaschine schematisch in der Zeichnung mit „1” gekennzeichnet ist. Von der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 geht eine Leitung 2 ab, durch die das in der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 abgekühlte Wärmeübertragungsmedium abgeführt wird. Die Leitung 2 führt zu einer Energiequelle 3, in der das Wärmeübertragungsmedium erwärmt wird. Bei der Energiequelle kann es sich um verschiedene Quellen handeln, beispielsweise Erdwärme, Sonnenenergie oder dergleichen. Nach Durchlaufen der Energiequelle 3 wird das Wärmeübertragungsmedium über eine Leitung 4 in Richtung der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 abgeführt. Es trifft hierbei auf ein Regelventil 5, bevor es über eine Leitung 6 der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 zugeführt wird.The device selected as an embodiment for regulating the temperature of a heat transfer medium is provided for heat pumps and / or refrigerators, wherein the heat pump or refrigerating machine schematically in the drawing with " 1 "Is marked. From the heat pump / chiller 1 go a line 2 from that in the heat pump / chiller 1 cooled heat transfer medium is discharged. The administration 2 leads to an energy source 3 in which the heat transfer medium is heated. The energy source may be various sources, such as geothermal, solar or the like. After passing through the energy source 3 The heat transfer medium is via a line 4 in the direction of the heat pump / chiller 1 dissipated. It applies to a control valve 5 before it over a line 6 the heat pump / chiller 1 is supplied.

In der Leitung 2 ist vor der Energiequelle 3 ein Abzweig 7 vorgesehen, der mittels einer Leitung 8 zu einer Kälteübertragungsanlage 9 führt. Die Kälteübertragungsanlage 9 weist einen isolierten Außenkörper auf. Sie enthält eine Temperatur-Speicher-Flüssigkeit, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um eine Sole handelt. In der Kälteübertragungsanlage 9 ist ein Absorptionskörper vorgesehen. In der Kälteübertragungsanlage wird dem Wärmeübertragungsmedium Wärme entzogen, die von dem Absorptionskörper aufgenommen wird, wodurch die Temperatur der Temperatur-Speicher-Flüssigkeit sinkt. Über eine weitere Leitung 10 wird das gekühlte Wärmeübertragungsmedium aus der Kälteübertragungsanlage 9 abgeführt und dem Regelventil 5 zugeführt.In the line 2 is in front of the energy source 3 a branch 7 provided by means of a line 8th to a refrigeration system 9 leads. The refrigeration transmission system 9 has an insulated outer body. It contains a temperature-storage liquid, which in the exemplary embodiment is a brine. In the cold transmission system 9 an absorption body is provided. In the cold transfer system heat is removed from the heat transfer medium, which is absorbed by the absorbent body, whereby the temperature of the temperature-storage liquid decreases. About another line 10 becomes the cooled heat transfer medium from the refrigeration system 9 discharged and the control valve 5 fed.

Im Regelventil 5 erfolgt die Mischung des in der Kälteübertragungsanlage 9 abgekühlten Wärmeübertragungsmediums mit dem aus der Energiequelle 3 durch die Leitung 4 dem Regelventil 5 zugeführten erwärmten Wärmeübertragungsmedium. Das Regelventil 5 führt dabei eine Mischung der beiden Volumenströme derart herbei, dass nach dem Regelventil 5 in der Leitung 6 eine immer konstant bleibende Temperatur des Wärmeübertragungsmediums vorliegt, so dass das Wärmeübertragungsmedium mit eben dieser konstanten Temperatur durch die Leitung 6 der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 zugeführt wird. Im besten Fall liegt die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums beim Eintritt in die Wärmepumpe/Kältemaschine exakt auf dem optimalen Betriebspunkt der Wärmepumpe/Kältemaschine 1.In the control valve 5 the mixture takes place in the cold transfer system 9 cooled heat transfer medium with that from the energy source 3 through the pipe 4 the control valve 5 supplied heated heat transfer medium. The control valve 5 This leads to a mixture of the two flow rates such that after the control valve 5 in the pipe 6 an always constant temperature of the heat transfer medium is present, so that the heat transfer medium with just this constant temperature through the line 6 the heat pump / chiller 1 is supplied. In the best case, the temperature of the heat transfer medium when entering the heat pump / chiller exactly at the optimum operating point of the heat pump / chiller 1 ,

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mischt das Regelventil 5 aus allen zur Verfügung stehenden Volumenströmen des Wärmeübertragungsmediums das der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 zuzuführende Medium. Es kann sich hierbei anders als im Ausführungsbeispiel dargestellt um mehr als zwei Ströme handeln. Prinzipiell ist die Anzahl der Volumenströme und der Zufuhrquellen nahezu unbegrenzt. Bei der Zuführung des warmen Volumenstroms des Wärmeübertragungsmediums aus der Leitung 4 und dem gekühlten Strom des Wärmeübertragungsmediums in der Leitung 10 mischt das Regelventil die optimale Temperatur. Liegt die Temperatur oberhalb der optimalen Betriebstemperatur, wird aus der Leitung 10 mehr gekühltes Wärmeübertragungsmedium zugeführt, wobei gleichzeitig der Zufluss des warmen Wärmeübertragungsmediums aus der Leitung 4 reduziert wird. Liegt eine zu niedrige Temperatur vor, wird umgekehrt der Volumenstrom des erwärmten Wärmeübertragungsmediums aus der Leitung 4 erhöht, während der Volumenstrom des gekühlten Wärmeübertragungsmediums aus der Leitung 10 gedrosselt wird. In der Summe bleibt der durch die Leitung 6 der Wärmepumpe/Kältemaschine 1 zugeführte Volumenstrom konszant.In the apparatus according to the invention, the control valve mixes 5 from all available volume flows of the heat transfer medium that of the heat pump / chiller 1 to be supplied medium. In this case, unlike in the exemplary embodiment, this may be more than two currents. In principle, the number of volume flows and the supply sources is almost unlimited. When supplying the warm volume flow of the heat transfer medium from the line 4 and the cooled flow of the heat transfer medium in the conduit 10 the control valve mixes the optimum temperature. If the temperature is above the optimum operating temperature, the line will be disconnected 10 fed more cooled heat transfer medium, while the inflow of the warm heat transfer medium from the line 4 is reduced. If the temperature is too low, the volume flow of the heated heat transfer medium will be reversed from the line 4 increases, while the volume flow of the cooled heat transfer medium from the line 10 is throttled. In sum, the remains through the line 6 the heat pump / chiller 1 supplied volume stream conszant.

Während der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Temperaturen aller Volumenströme kontinuierlich gemessen. Diese werden an einen Computer weiter geleitet, der das optimale Mischverhältnis der Ströme berechnet. Das Ergebnis wird dem Regelventil 5 zugeführt, das entsprechend den Zustrom erhöht bzw. drosselt. Die Regelung innerhalb des Regelventils 5 erfolgt kontinuierlich und stufenlos, so dass eine stufenlose Temperatureinstellung möglich ist.During the operation of the device according to the invention, the temperatures of all volume flows are continuously measured. These are forwarded to a computer, which calculates the optimal mixing ratio of the currents. The result is the control valve 5 fed, which increases or throttles according to the influx. The regulation within the control valve 5 takes place continuously and steplessly, so that a stepless temperature adjustment is possible.

Durch die vollständige Isolierung der Kälteübertragungsanlage 9 ist eine Abkühlung des Wärmeübertragungsmediums ohne Zuführung externer Energie möglich. Die Abkühlung erfolgt allein über die Größe des Volumenstroms des die Kälteübertragungsanlage 9 durchfließenden Wärmeübertragungsmediums. Je höher der Durchfluss des Wärmeübertragungsmediums in der Kälteübertragungsanlage 9 ist, um so schneller sinkt die Temperatur in der Speicherflüssigkeit. Es ist hierbei möglich, die Temperatur bis weit unter den Gefrierpunkt abzukühlen. Grundsätzlich verhält es sich derart, dass je höher der Volumenstrom in der Leitung 10 sein soll, um so mehr Kälte wird dafür ohne zusätzlichen Energieeinsatz in der Kälteübertragungsanlage 9 prinzipiell bereitgestellt.Due to the complete isolation of the cold transfer system 9 is a cooling of the heat transfer medium without supplying external energy possible. The cooling takes place solely on the size of the volume flow of the cold transfer system 9 flowing heat transfer medium. The higher the flow of heat transfer medium in the refrigeration system 9 is, the faster the temperature in the storage fluid drops. It is possible here to cool the temperature far below freezing point. Basically, it behaves in such a way that the higher the volume flow in the line 10 should be, the more cold it will be without additional energy use in the refrigeration system 9 provided in principle.

Claims (5)

Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums für Wärmepumpen und/oder Kältemaschinen (1) umfassend eine von dem Wärmeübertragungsmedium durchströmte Energiequelle (3) zur Erhöhung der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums sowie ein Regelventil (5) zur Regulierung des der Wärmepumpe und/oder Kältemaschine (1) zugeführten Volumenstroms des Wärmeübertragungsmediums, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Energiequelle (3) ein Abzweig (7) vorgesehen ist, der zu einer Kälteübertragungsanlage (9) führt und die Kälteübertragungsanlage (9) mit dem Regelventil (5) in Verbindung steht.Device for regulating the temperature of a heat transfer medium for heat pumps and / or refrigerating machines ( 1 ) comprising one of the heat transfer medium flowed through energy source ( 3 ) for increasing the temperature of the heat transfer medium and a control valve ( 5 ) for regulating the heat pump and / or chiller ( 1 ) supplied volume flow of the heat transfer medium, characterized in that before the energy source ( 3 ) a branch ( 7 ) provided for a refrigeration transmission system ( 9 ) and the refrigeration system ( 9 ) with the control valve ( 5 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteübertragungsanlage (9) einen isolierten Außenkörper aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the cold transfer system ( 9 ) has an insulated outer body. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteübertragungsanlage (9) eine Temeratur-Speicher-Flüssigkeit enthält.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cold transfer system ( 9 ) contains a temperature-storage liquid. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temeratur-Speicher-Flüssigkeit eine Sole ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the temperature-storage liquid is a brine. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kälteübertragungsanlage (9) einen Absorptionskörper enthält.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cold transfer system ( 9 ) contains an absorption body.
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GB2000859A (en) * 1977-07-08 1979-01-17 Bengtsson Ab L E Cold and heat storing apparatus
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