DE102012014967A1

DE102012014967A1 - D.I.O. -device to intelligente generate own electricity Integrierte Vorrichtung zur Stromgewinnung während des Betriebes einer Wärme- bzw. Kältemaschine.

Info

Publication number: DE102012014967A1
Application number: DE201210014967
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-01-30

Abstract

Integrierte Vorrichtung zur Stromgewinnung während des Betriebes einer Wärme- bzw. Kältemaschine mittels eines im Bereich des Expansionsventils (4) zusätzlich angeordneten wasserradbetriebenen Generators (11).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Vorrichtung zur Stromgewinnung während des Betriebes einer Wärme- bzw. Kältemaschine.
1. Stand der Technik
Jeder Kälte- bzw. Wärmemaschine muss Energie in Form von Strom zugeführt werden. Da Strom nicht CO₂-neutral erzeugt werden kann, stellt dies eine Umweltbelastung dar. Ziel unserer Regierung ist es die CO₂-Emmision bis zum Jahr 2020 um 40% zu senken. Dies ist nur möglich wenn die Energieeffizienz von Gebäuden und Technik gesteigert wird.
2. Aufgabenstellung
Um die Effizienz von Kälte- bzw. Wärmemaschinen zu erhöhen, ist es unumgänglich den Stromverbrauch zu senken. Dies soll durch den Einsatz des D. I. O. (device to intelligently generate own electricity) realisiert werden. Über das D. I. O. wird mittels „Stromrückgewinnung” mechanisch Strom erzeugt. Hierbei ist mit einer Stromeinsparung von ca. 50% je nach Anwendungsgebiet und Gerätetyp auszugehen.
a. Anwendungsgebiete
Das D. I. O. kann überall da eingesetzt werden wo Kälte- bzw. Wärmemaschinen zum Einsatz kommen. Dies trifft z. B. in den Bereichen der Haushaltgeräte (Kühlschrank, Wäschetrockner etc.), aber auch besonders im Bereich der Gebäudetechnik zu. Hier sind vorrangig die Wärmepumpen und Klimageräte zu nennen. Ein weiteres Einsatzgebiet stellt die Automobilindustrie dar.
3. Ausführungsbeispiel
a. Allgemeine Begriffserklärung
Kälte- bzw. Wärmemaschinen sind Anlagen die den gleichen thermo-dynamischen Kreisprozess (Carnot-Prozess) durchführen, lediglich einen unterschiedlichen Nutzeffekt verfolgen.
Kältemaschinen
Wenn die bei der niedrigen Temperatur entzogene Wärmemenge, die Kälteleistung Q_O, der gewünschte Nutzen ist.
Wärmemaschinen bzw. -pumpen
Wenn die bei der höheren Temperatur abgegebene Wärmemenge, die Wärmeabgabe Q_C, der gewünschte Nutzen ist, bzw. auch, wenn beide Wärmemengen ganz oder teilweise Nutzleistung sind.
Da sich Kältemaschinen und Wärmepumpen in ihrem prinzipiellen Aufbau gleichen, haben beide Varianten die gleichen Grundlagen und beruhen auf den gleichen Verfahren der Kälteerzeugung.
Verfahren zur Kälteerzeugung
Zur Realisierung eines derartigen thermodynamischen Kreisprozesses gibt es verschiedene Verfahren, die auf unterschiedlichen physikalischen Vorgängen beruhen. Die gebräuchlichsten sind der Kompressionskälteprozess (unter Zufuhr mechanischer Energie), der Sorptionskälteprozess (unter Zufuhr von Wärme-Energie) und der Thermoelektrische Kälteprozess (unter Zufuhr elektrischer Energie). Das D. I. O. kommt beim Kompressionskälteprozess zum Einsatz.
– Kompressionskälteprozess:
Beim Kompressionsprozess wird die Kälte dadurch erzeugt, dass das Kältemittel bei einem niedrigen Druck verdampft. Die für die Verdampfung (1) des Kältemittels erforderliche Wärme wird dem zu kühlenden Medium entzogen, wobei der Kühleffekt entsteht. Um das dampfförmige Kältemittel wieder zu verflüssigen, wird es beim diesem Prozess mechanisch verdichtet (2) und im Kondensator/Verflüssiger (3) auf einem höheren Druck- und Temperaturniveau verflüssigt, wobei die Kondensationswärme abzuführen ist. Siehe Zeichnung 4
b. Funktionsweise
Das D. I. O. befindet sich im vorderen Bereich des Expansionsventils (4). Das im Verdichter (2) komprimierte Kältemittel erfährt eine Druck- und Temperaturerhöhung. Der heiße Kältemitteldampf kondensiert im Verflüssiger (3) und gibt dort einen Teil seiner Wärme wieder ab. Das jetzt wieder flüssige Kältemittel steht aber nachwievor noch unter einem hohen Druck. Diese wird im Expansionsventil (4) auf sein Ursprungsniveau entspannt. Beim Eintritt des flüssigen Kältemittels in das Drosselventil (4) in den Expansionsdruckbehälter (12) strömt es über ein Wasserrad (6) und treibt darüber das Getriebe (8, 9 und 10) auf der Rückseite an. Das aus zwei Zahnrädern (8, 9) bestehende Getriebe überträgt die so gewonnene kinetische Energie auf eine Achse (10), welche die Leiterschleife des Wechselstromgenerators (11) in Rotation versetzt. Somit wird die gewonnene mechanische Energie in elektrische umgewandelt und steht für den Antrieb des Kompressors zur Verfügung.

Claims

Vorrichtung zur Stromgewinnung während des Betriebes einer Kompressionswärmepumpe einer Heizungsanlage mittels eines im Bereich des Expansionsventils zusätzlich angeordneten wasserradbetriebenen Generators (entsprechend dem vorangehenden Ausführungsbeispiel).
Vorrichtung aus Anspruch 1, während des Betriebes einer Klimaanlage in der Gebäudetechnik.
Vorrichtung aus Anspruch 1, während des Betriebes eines Haushaltsgerätes mittels einer Wärmepumpe (z. B. Waschmaschine., Wäschetrockner).
Vorrichtung aus Anspruch 1, während des Betriebes eines Haushaltsgerätes mittels einer Kältemaschine (z. B. Kühlschrank).
Vorrichtung aus Anspruch 1, alle weiteren nicht unter Anspruch 1 bis 4 gesondert aufgeführten Wärme- bzw. Kältemaschinen auf der Basis des Kompressionkälteprozesses.