DE102018220128B4 - Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub - Google Patents

Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub Download PDF

Info

Publication number
DE102018220128B4
DE102018220128B4 DE102018220128.5A DE102018220128A DE102018220128B4 DE 102018220128 B4 DE102018220128 B4 DE 102018220128B4 DE 102018220128 A DE102018220128 A DE 102018220128A DE 102018220128 B4 DE102018220128 B4 DE 102018220128B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
absorber
evaporator
heat source
external
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018220128.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018220128A1 (de
Inventor
Richard Gurtner
Manuel Riepl
Christian Wuschig
Martin Helm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Original Assignee
ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV filed Critical ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Priority to DE102018220128.5A priority Critical patent/DE102018220128B4/de
Publication of DE102018220128A1 publication Critical patent/DE102018220128A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018220128B4 publication Critical patent/DE102018220128B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/04Heat pumps of the sorption type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/04Arrangement or mounting of control or safety devices for sorption type machines, plants or systems
    • F25B49/043Operating continuously

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub, miteinem ersten Verdampfer (E0) auf einem ersten Temperaturniveau (T0) und einem ersten Druckniveau (p0) zur Verdampfung von flüssigem Kältemittel durch Aufnahme von Wärme (QE0) aus einer ersten externen Wärmequelle (WQ1),einem ersten Absorber (A0) auf dem ersten Druckniveau (p0) und auf einem zweiten Temperaturniveau (T1) zum Absorbieren von Kältemitteldampf in einem Sorptionsmittel unter Freisetzung von Wärme (QA0),einem zweiten Verdampfer (E1) auf einem dritten Temperaturniveau (T2) und einem zweiten Druckniveau (p1) zur Verdampfung von flüssigem Kältemittel durch Einkoppeln von Wärme (Qex) aus einer zweiten externen Wärmequelle (WQ2) und/oder durch Aufnahme von Wärme (QA0) aus dem ersten Absorber (A0), einem zweiten Absorber (A1) auf einem vierten Temperaturniveau (T3) und dem zweiten Druckniveau (p1) zum Absorbieren von Kältemitteldampf in dem Sorptionsmittel unter Freisetzung von Wärme (QA1),einem Kondensator (C1) auf einem fünften Temperaturniveau (T4) und einem dritten Druckniveau (p2) zum Kondensieren von Kältemitteldampf aus dem Generator (G1) unter Freisetzung von Wärme (QC1),einem Generator (G1) auf einem sechsten Temperaturniveau (T5) und dem dritten Druckniveau (p2) zum Austreiben von Kältemittel aus dem Sorptionsmittel durch Einkoppeln von Antriebswärme (QG1) aus einer Antriebswärmequelle (WQ3), wobei für die Druck- und Temperaturniveaus folgende Größenrelationen gelten P0<p1<p2, T0<T1<T3<T5und T0<T2<T4<T5,undeiner Steuereinrichtung (6) zum Einstellen der Wärmemenge (Qex), aus der zweiten externen Wärmequelle (WQ2), die in den zweiten Verdampfer (E1) eingekoppelt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub nach Anspruch 1.
  • Aus der US 2006 / 0 230 776 A1 ist ein zweistufiger Wärmetransformator bekannt. Ein Wärmetransformator zeichnet sich dadurch aus, dass Generator und Kondensator auf dem Niederdruckniveau und Absorber und Verdampfer auf dem Hochdruckniveau arbeiten. Der Wärmetransformator wird durch Aufnahme von Wärme auf einem mittleren Temperaturniveau über Verdampfer und Generator angetrieben und erzeugt Nutzwärme auf einem hohen Temperaturniveau, die im Absorber freigesetzt wird. Im Gegensatz hierzu wird eine Sorptionswärmepumpe bzw. Sorptions-Kältemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung alleine durch Wärme auf einer hohen Temperatur angetrieben, die in den Generator eingekoppelt wird. Der Verdampfer nimmt diese Temperaturwärme auf und die gesamte Wärme wird als Nutzwärme auf einer mittleren Temperatur abgegeben (über Absorber A1 und Kondensator C1). Dieser wesentliche Unterschied ist in dem geltenden Anspruch 1 und den dort genannten Temperaturen-Druckniveaus angedeutet und im neuen Anspruch ist nun explizit angegeben, wie die Größenverhältnisse der Temperatur und Druckniveaus sind. Durch diese Größenverhältnisse wird klar, dass es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Sorptionswärmepumpe bzw. Sorptions-kältemaschine handelt und nicht um einen Wärmetransformator.
  • 6 zeigt eine bekannte zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub. Diese zweistufige Sorptionswärmepumpe besteht aus einer Niederdruckstufe mit den Hauptkomponenten erster Ab- oder Adsorber A0 und erster Verdampfer E0, eine Mitteldruckstufe mit den Hauptkomponenten zweiter Ab- oder Adsorber A1 und zweiter Verdampfer E1, sowie der Hockdruckstufe mit den Hauptkomponenten Generator G1 und Kondensator C1. Der Antrieb des Generators G1 erfolgt durch die Antriebswärme QG1 aus einer Antriebswärmequelle WQ3 über einen Antriebswärmestrom 1 auf dem höchsten Temperaturniveau T5. Wärme QE0 auf niedrigstem Temperaturniveau T0 wird durch den ersten Verdampfer E0 über einen Kältekreis 3 aus einer ersten externen Wärmequelle WQ1 aufgenommen. Die Wärme QE0 wird auf einem zweithöchsten Temperaturniveau T4/T3 durch den Kondensator C1 und den zweiten Ab-/Adsorber A1 zusammen mit der Antriebswärme QG1 an einen Heiz- oder Nutzwärmekreis 2 abgegeben. Zudem erfolgt ein innerer Wärmetausch durch Einspeisung der im ersten Ab-/Adsorber A0 freiwerdenden Wärme QA0 in den zweiten Verdampfer E1.
  • Durch die zweistufige Ausführung der Wärmepumpe können große Temperaturhübe realisiert werden. Die erzielbaren Wärmeverhältnisse, COP = Heizwärme/Antriebswärme, sind niedriger als die bei einer einstufigen Sorptionswärmepumpe (ca. 1,7) und liegen im Bereich von 1,3. Derartige zweistufige Sorptionswärmepumpen sind aus der DE 691 00 472 T2 und der US 5 761 925 A , wobei jeweils nur Niedertemperaturwärme aus einer einzigen externen Wärmequelle in den Verdampfer eingekoppelt wird. Aus der US 6 311 504 B1 ist es bekannt, zwei externe Wärmequellen zu nutzen, deren Verhältnis zueinander nicht angesprochen ist.
  • Das Temperaturniveau Todes ersten Verdampfers E0 wird durch die zur Verfügung stehende Temperatur der ersten externen Wärmequelle WQ1, Wärme QE0 bestimmt. Steht eine zweite externe Wärmequelle WQ2, Wärme Qex auf höherem Temperaturniveau zur Verfügung, erfolgt bisher stets eine Wärmeeinkopplung über den Verdampfer E0 mit einem COP von 1,3.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine zweistufige Sorptionswärmepumpe anzugeben, die einen höheren COP aufweist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Ist das Temperaturniveau der zweiten externen Wärmequelle ausreichend hoch, kann gemäß der vorliegenden Erfindung diese Wärme in den ersten Verdampfer eingekoppelt werden, die dann jedoch über einen einstufigen Sorptionsprozess auf das zweithöchste Temperaturniveau gehoben wird. Mittels einer Steuereinrichtung kann das Mengenverhältnis der beiden externen Wärmequellen, die in den ersten Verdampfer bzw. den zweiten Verdampfer eingespeist werden, frei eingestellt und somit dem Heizwärmebedarf und/oder den Gegebenheiten der beiden externen Wärmequellen angepasst werden. Der COP der zweistufigen Sorptionswärmepumpe ist dann abhängig von diesem Verhältnis der beiden externen Wärmequellen und liegt über 1,3 wenn die Wärme aus der zweiten externen Wärmequelle in den zweiten Verdampfer eingekoppelt wird. Im Vergleich zum reinen zweistufigen Wärmepumpenbetrieb kann durch den zwei/einstufigen Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung die Effizienz der Wärmepumpe gesteigert werden.
  • Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 betrifft eine effektive Einbindung der Sorptionswärmepumpe in den Heizkreis.
  • Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 3 betrifft eine einfache Einkoppelung der Antriebswärme in den Generator.
  • Die Ausgestaltungen nach Anspruch 4 bis 6 betreffen die vorteilhafte Koppelung von Antriebswärmestrom mit dem Heizkreis über einen ersten Wärmetauscher bzw. Anpassungsmöglichkeiten an die konkreten Temperaturverhältnisse und die jeweilige Zweckbestimmung der zweistufigen Sorptionswärmepumpe - Kälte- oder Wärmebereitstellung.
  • Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 7 betrifft eine einfache thermische Koppelung der ersten externen Wärmequelle mit dem ersten Verdampfer.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 8 wird auf einfache Weise mittels einem Wärmeträgermittelkreislauf die Wärme aus der zweiten externen Wärmequelle in die Sorptionswärmepumpe eingekoppelt und gleichzeitig wird der innere Wärmetausch zwischen ersten Absorber und zweitem Verdampfer realisiert.
  • Die Ausgestaltungen nach Anspruch 9 und 10 betreffen vorteilhafte Einbindungen der einzelnen Komponenten in den Wärmeträgermittelkreislauf.
  • Anspruch 11 betrifft eine vorteilhafte Verschaltung der Komponenten in dem Wärmeträgermittelkreislauf mittels Dreiwege-Verteileinrichtung und Dreiwege-Mischeinrichtung.
  • Nach Anspruch 12 wird hierzu ein zweiter Wärmetauscher eingesetzt, der für die Brennwertnutzung ausgelegt ist und der den Wärmeträgermittelkreislauf 4 thermisch mit Antriebswärmestrom koppelt.
  • Anspruch 13 betrifft eine vorteilhafte parallel/serielle Verschaltung der Komponenten in dem Wärmeträgermittelkreislauf.
  • Anspruch 14 betrifft eine vorteilhafte Verschaltung der Komponenten in dem Wärmeträgermittelkreislauf mittels einer Dreiwege-Mischeinreichung.
  • Nach Anspruch 15 wird hierzu ein zweiter Wärmetauscher eingesetzt, der für die Brennwertnutzung ausgelegt ist und der den Wärmeträgermittelkreislauf 4 thermisch mit Antriebswärmestrom koppelt.
  • Anspruch 16 betrifft eine alternative Anordnung von zweiter externer Wärmequelle und erstem Absorber in dem Wärmeträgermittelkreislauf. Je nachdem wie die Temperaturverhältnisse in der zweiten externen Wärmequelle und im ersten Absorber sind, kann es sinnvoll sein die Positionen dieser beiden Komponenten zu vertauschen.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 17 wird die Position von zweitem Wärmetauscher und erstem Absorber in dem Wärmeträgermittelkreislauf vertauscht. Auch auf dieser Weise kann den herrschenden Temperaturen im zweitem Wärmetauscher und erstem Absorber Rechnung getragen werden. Da der zweite Wärmetauscher zur Brennwertnutzung ausgelegt ist also Kondensat anfällt, ist es sinnvoll, dass der Vorlauf des zweiten Wärmetauscher mit möglichst geringen Temperaturen erfolgt, wenn die Brennwertnutzung möglichst groß sein soll.
  • Die Ausgestaltung nach Anspruch 18 und 19 betrifft die vorteilhafte thermische Kopplung der ersten und zweiten externen Wärmequelle.
  • Wenn immer in dieser Beschreibung von „Absorber“ die Rede ist, schließt dies auch den Begriff „Adsorber“ ein, d. h. es werden beide Arten der Sorption erfasst.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine zweistufige Sorptionswärmepumpe im Dühring-Diagramm zur Erläuterung des Funktionsprinzips der vorliegenden Erfindung;
    • 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
    • 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung;
    • 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung; und
    • 6 zeigt eine zweistufige Sorptionswärmepumpe im Dühring-Diagramm nach dem Stand der Technik.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine zweistufige Sorptionswärmepumpe im p-T-Diagramm zur Erläuterung des Funktionsprinzips der vorliegenden Erfindung. Die zweistufige Sorptionswärmepumpe nach 1 unterscheidet sich von der Sorptionswärmepumpe nach dem Stand der Technik - 5 - lediglich dadurch, dass Wärme Qex aus einer zweiten externen Wärmequelle WQ2 in den zweiten Verdampfer E1 eingekoppelt wird, wobei das Wärmemengenverhältnis der in den zweiten Verdampfer E1 eingekoppelten Wärmemenge Qex und der in den ersten Verdampfer E0 eingekoppelten Wärmemenge QE0 durch eine Steuereinrichtung 6 frei eingestellt werden kann. Hinsichtlich der Beschreibung der übrigen Komponenten der Sorptionswärmepumpe wird auf die Beschreibung von 5 verwiesen.
  • Der COP der zweistufigen Sorptionswärmepumpe ist dann abhängig von diesem Verhältnis der beiden externen Wärmequellen und bewegt sich zwischen 1,3 (rein zweistufig) und 1,7 (rein einstufig). D. h. durch die Einkoppelung der Wärme Qex aus der zweiten externen Wärmequelle WQ2 in den zweiten Verdampfer E1, erhöht sich der COP auf einen Wert über 1,3, da die zweistufige Sorptionswärmepumpe in einem ein./zweistufigen Mischbetrieb arbeitet. Für die in den zweiten Verdampfer E1 eingekoppelte Wärme erfolgt ein einstufiger Temperaturhub von T2 auf T3 bzw. T4 Im Vergleich zum reinen zweistufigen Wärmepumpenbetrieb kann durch den zwei-/einstufigen Betrieb die Effizienz der Wärmepumpe (COP) deutlich gesteigert werden.
  • Die erste Ausführungsform der Erfindung nach 2 sieht vor, dass dem Generator G1 mit dem Antriebsmassenstrom 1 Antriebswärme QG1 zugeführt wird. Dem Generator G1 ist ein erster Wärmetauscher WT1 nachgeschaltet, der Wärme aus dem Antriebsmassenstrom 1 an den Heizkreis 2 abgibt. Im Anschluss durchströmt der Heizkreis 2 zuerst den Kondensator C1 und dann den zweiten Absorber A1 oder zuerst den zweiten Absorber A1 und dann den Kondensator C1 und nimmt dabei Wärme QC1, QA1 auf. Der erste Verdampfer E0 der Sorptionswärmepumpe wird vom Kältekreis 3 unter Wärmeabgabe QE0 aus der ersten externen Wärmequelle WQ1 durchströmt. Die für den zweistufigen Wärmepumpenprozess notwendige thermische Kopplung von erstem Verdampfer E1 und erstem Absorber A0 erfolgt durch den einen Wärmeträgermittelkreislauf 4 in welchen die zweite externe Wärmequelle WQ1, Wärme Qex, der zweite Verdampfer E1 und der erste Absorber A0 seriell eingebunden sind. Die Durchströmung der Komponenten erfolgt der Reihenfolge nach E1-A0-WQ1 oder E1-WQ1-A0.
  • Die Steuereinrichtung 6 umfasst eine Dreiwege-Verteileinrichtung 6-1, die im Wärmeträgermittelkreislauf 4 zwischen dem zweiten Verdampfer E1 und ersten Absorber A0 angeordnet ist. Eingangsseitig ist die Dreiwege-Verteileinrichtung 6-1 mit dem zweiten Verdampfer E1 und ausgangseitig mit dem ersten Absorber A0 und über eine erste Bypass-Leitung 8-1 mit dem Rücklauf des ersten Absorbers A0 verbunden. Weiter umfasst die Steuereinrichtung 6 eine Dreiwege-Mischeinrichtung 6-2, die im Wärmeträgermittelkreislauf 4 zwischen der zweiten externen Wärmequelle WQ2und dem zweiten Verdampfer E1 angeordnet ist. Eingangsseitig ist die Dreiwege-Mischeinrichtung 6-2 damit mit der zweiten externen Wärmequelle WQ2 und über eine zweite Bypass-Leitung 8-2 mit dem Vorlauf der zweiten externen Wärmequelle WQ2 und ausgangsseitig mit dem Vorlauf des zweiten Verdampfers E1 verbunden. Durch die Steuereinrichtung 6 kann durch Änderung des Verhältnisses der in den ersten Verdampfer E0 eingespeisten Wärme QE0 und der in den zweiten Verdampfer E1 eingespeisten Wärme Qex ein rein zweistufiger, rein einstufiger sowie ein zwei-/einstufiger Betrieb realisiert werden.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass ein zweiter Wärmetauscher WT2 vorgesehen ist, der im Antriebswärmestrom 1 dem ersten Wärmetauscher WT1 nachgeschaltet ist und zur Brennwertnutzung ausgelegt ist. Der zweite Wärmetauscher WT2 ist auch in den Wärmeträgermittelkreislauf 4 zwischen der zweiten externen Wärmequelle WQ2 und der Dreiwege-Mischeinrichtung 6-2 eingebunden. Damit kann sensible Wärme aus dem Antriebswärmestrom 1 zusätzlich in den Wärmeträgermittelkreislauf 4 bzw. in den zweiten Verdampfer E1 eingekoppelt werden. Ist im Antriebswärmestrom Wasserdampf enthalten kann auch latente Wärme durch Kondensation des Wasserdampfes in den Wärmeträgermittelkreislauf 4 bzw. in den zweiten Verdampfer E1 eingekoppelt werden. Die Durchströmung der Komponenten erfolgt seriell in der Reihenfolge E1-A0-WQ2-WT2
  • 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung bei der im Wärmeträgermittelkreislauf 4 der erste Absorber A0 und die zweite externe Wärmequelle WQ2 parallel zueinander und seriell zum zweiten Verdampfer E1 geschaltet sind. Die Steuereinrichtung 6 umfasst lediglich die Dreiwege-Mischeinrichtung 6-2, die im Wärmeträgermittelkreislauf 4 eingangsseitig mit dem Rücklauf des ersten Absorbers A0 und dem Rücklauf der zweiten externen Wärmequelle WQ2 und ausgangsseitig mit dem Vorlauf des zweiten Verdampfers E1 verbunden ist. Zum Einstellen des Wärmeverhältnisses zwischen erstem und zweitem Verdampfer E0, E1 ist lediglich eine Komponente, die Dreiwege-Mischeinrichtung 6-2 notwendig. Hierdurch kann wiederum ein rein zweistufiger, rein einstufiger sowie ein zwei-/einstufiger Betrieb realisiert werden.
  • 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung die sich von der dritten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass analog zu der zweiten Ausführungsform ein zweiter Wärmetauscher WT2 vorgesehen ist, der im Antriebswärmestrom 1 dem ersten Wärmetauscher WT1 nachgeschaltet ist und zur Brennwertnutzung ausgelegt ist. Der zweite Wärmetauscher WT2 ist auch in den Wärmeträgermittelkreislauf 4 zwischen der zweiten externen Wärmequelle WQ2 und der Dreiwege-Mischeinrichtung 6-2 eingebunden. Damit kann sensible Wärme und Kondensationswärme aus dem Antriebswärmestrom 1 zusätzlich in den Wärmeträgermittelkreislauf 4 bzw. in den zweiten Verdampfer E1 eingekoppelt werden.
  • Insbesondere bei der ersten und zweiten Ausführungsform kann die Position von zweiter externer Wärmequelle WQ2 und erstem Absorber A0 im Wärmeträgermittelkreislauf 4 vertauscht werden. Auf diese Weise kann die Sorptionswärmepumpe dahingehend angepasst werden, ob eher die Kälteerzeugung oder die Wärmeerzeugung im Vordergrund steht.
  • Auch die Position des ersten Absorbers A0 und des zweiten Wärmetauschers WT2 kann in der zweiten und vierten Ausführungsform der Erfindung vertauscht werden, um den konkreten Temperaturverhältnissen und der Zielrichtung der erfindungsgemäßen zweistufigen Sorptionswärmepumpe - mehr Kälte- oder mehr Heizwärmebereitstellung - Rechnung zu tragen.
  • Bei allen Ausführungsformen wird im Heizkreis 2 zuerst der Kondensator C1 und dann den zweiten Absorber A1 oder zuerst den zweiten Absorber A1 und dann den Kondensator C1 durchströmt. Auch hierdurch kann den konkreten Temperaturverhältnissen in den einzelnen Komponenten Rechnung getragen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • G1
    Generator
    C1
    Kondensator
    A0
    Ad/Absorber erste Stufe, erster Absorber
    A1
    Ad/Absorber zweite Stufe, zweiter Absorber
    E0
    Verdampfer erste Stufe, erster Verdampfer
    E1
    Verdampfer zweite Stufe, zweiter Absorber
    WT1
    Erster Abgas-Wärmetauscher, erster Wärmetauscher
    WT2
    Zweiter Abgas-Wärmetauscher, zweiter Wärmetauscher (geeigneten für Rauchgaskondensation)
    WQ1
    erste externe Wärmequelle, Wärme QE0
    WQ2
    zweite externe Wärmequelle, Wärme Qex
    WQ3
    dritte externe Wärmequelle, Wärme QG1
    1
    Antriebswärmestrom
    2
    Heiz- bzw. Nutzwärmekreis
    3
    Kältekreis
    4
    Wärmeträgermittelkreislauf, Wärme Qex, QA0
    6
    Steuereinrichtung
    6-1
    Dreiwege-Verteileinrichtung
    6-2
    Dreiwege-Mischeinrichtung
    8-1
    erste Bypass-Leitung
    8-2
    zweite Bypass-Leitung

Claims (19)

  1. Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub, mit einem ersten Verdampfer (E0) auf einem ersten Temperaturniveau (T0) und einem ersten Druckniveau (p0) zur Verdampfung von flüssigem Kältemittel durch Aufnahme von Wärme (QE0) aus einer ersten externen Wärmequelle (WQ1), einem ersten Absorber (A0) auf dem ersten Druckniveau (p0) und auf einem zweiten Temperaturniveau (T1) zum Absorbieren von Kältemitteldampf in einem Sorptionsmittel unter Freisetzung von Wärme (QA0), einem zweiten Verdampfer (E1) auf einem dritten Temperaturniveau (T2) und einem zweiten Druckniveau (p1) zur Verdampfung von flüssigem Kältemittel durch Einkoppeln von Wärme (Qex) aus einer zweiten externen Wärmequelle (WQ2) und/oder durch Aufnahme von Wärme (QA0) aus dem ersten Absorber (A0), einem zweiten Absorber (A1) auf einem vierten Temperaturniveau (T3) und dem zweiten Druckniveau (p1) zum Absorbieren von Kältemitteldampf in dem Sorptionsmittel unter Freisetzung von Wärme (QA1), einem Kondensator (C1) auf einem fünften Temperaturniveau (T4) und einem dritten Druckniveau (p2) zum Kondensieren von Kältemitteldampf aus dem Generator (G1) unter Freisetzung von Wärme (QC1), einem Generator (G1) auf einem sechsten Temperaturniveau (T5) und dem dritten Druckniveau (p2) zum Austreiben von Kältemittel aus dem Sorptionsmittel durch Einkoppeln von Antriebswärme (QG1) aus einer Antriebswärmequelle (WQ3), wobei für die Druck- und Temperaturniveaus folgende Größenrelationen gelten P0<p1<p2, T0<T1<T3<T5 und T0<T2<T4<T5, und einer Steuereinrichtung (6) zum Einstellen der Wärmemenge (Qex), aus der zweiten externen Wärmequelle (WQ2), die in den zweiten Verdampfer (E1) eingekoppelt wird.
  2. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (C1) und der zweite Absorber (A1) seriell oder parallel in einen Heizkreis (2) eingebunden sind.
  3. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswärmequelle (WQ3) in einen Antriebswärmestrom (1) eingebunden ist.
  4. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen ersten Wärmetauscher (WT1), der in den Heizkreis (2) und in den Antriebswärmestrom (1) geschaltet ist, wobei der erste Wärmetauscher (WT1) im Antriebswärmestrom (1) dem Generator (G1) nachgeschaltet ist.
  5. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizkreis (2) der Kondensator (C1) und der zweite Absorber (A1) dem ersten Wärmetauscher (WT1) vor- oder nachgeschaltet sind.
  6. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (WT1) im Heizkreis (2) zwischen dem Kondensator (C1) und dem zweiten Absorber (A1) platziert ist.
  7. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste externe Wärmequelle (WQ1) in einen Kältekreis (3) eingebunden ist.
  8. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppeln der Wärme (QE1) aus der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) und dem ersten Absorber (A0) mittels eines Wärmeträgermittelkreislaufs (4) erfolgt, in den die zweite externe Wärmequelle (WQ2), der zweite Verdampfer (E1) und der erste Absorber (A0) eingebunden sind.
  9. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite externe Wärmequelle (WQ2), der zweite Verdampfer (E1) und der erste Absorber (A0) seriell in den Wärmeträgermittelkreislauf (4) geschaltet sind.
  10. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verdampfer (E1) zwischen dem ersten Absorber (A0) und der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) in dem Wärmeträgermittelkreislauf (4) angeordnet ist.
  11. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine Dreiwege-Verteileinrichtung (6-1) umfasst, die eingangsseitig mit dem zweiten Verdampfer (E1) verbunden ist und die ausgangsseitig mit dem ersten Absorber (A0) und über eine erste Bypass-Leitung (8-1) mit Rücklauf des ersten Absorbers (A0) verbunden ist, dass die Steuereinrichtung (6) eine Dreiwege-Mischeinrichtung (6-2) umfasst, die zwischen der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) und dem zweiten Verdampfer (E1) angeordnet ist, dass die Dreiwege-Mischeinrichtung (6-2) eingangsseitig mit der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) und über eine zweite Bypass-Leitung (8-2) mit dem Vorlauf der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) und ausgangsseitig mit dem zweiten Verdampfer (E1) verbunden ist.
  12. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zweiten Wärmetauscher (WT2), der für die Brennwertnutzung ausgelegt ist, und der in den Antriebswärmestrom (1) und in den Wärmeträgermittelkreislauf (4) geschaltet ist, wobei der zweite Wärmetauscher (WT2) im Antriebswärmestrom (1) dem ersten Wärmetauscher (WT1) nachgeschaltet ist, und wobei der zweite Wärmetauscher (WT2) im Wärmeträgermittelkreislauf (4) zwischen der Dreiwege-Mischeinrichtung (6-2) und der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) angeordnet ist.
  13. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite externe Wärmequelle (WQ2) und der erste Absorber (A0) parallel zueinander und seriell zu dem zweiten Verdampfer (E1) in den Wärmeträgermittelkreislauf (4) eingebunden sind.
  14. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine Dreiwege-Mischeinrichtung (6-2) ist, die eingangsseitig der zweiten Wärmequelle (WQ2) nachgeschaltet und mit dem Rücklauf der ersten Absorbers (A0) verbunden ist, und die ausgangsseitig mit dem zweiten Verdampfer (E1) verbunden ist, und dass der Rücklauf des zweiten Verdampfers (E1) mit dem ersten Absorber (A0) und mit dem Vorlauf der zweiten Wärmequelle (WQ2) verbunden ist.
  15. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen zweiten Wärmetauscher (WT2), der für die Brennwertnutzung ausgelegt ist, und der in den Antriebswärmestrom (1) und in den Wärmeträgermittelkreislauf (4) geschaltet ist, wobei der zweite Wärmetauscher (WT2) im Antriebswärmestrom (1) dem ersten Wärmetauscher (WT1) nachgeschaltet ist, und wobei der zweite Wärmetauscher (WT2) im Wärmeträgermittelkreislauf (4) zwischen der Dreiwege-Ventileinrichtung (6) und der zweiten externen Wärmequelle (WQ2) angeordnet ist.
  16. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Position von zweiter externer Wärmequelle (WQ2) und erstem Absorber (A0) in dem Wärmeträgermittelkreislauf (4) vertauscht sind.
  17. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Position von zweitem Wärmetauscher (WT2) und erstem Absorber (A0) in dem Wärmeträgermittelkreislauf (4) vertauscht sind.
  18. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite externe Wärmequelle (WQ2) zur Aufnahme von Wärme mit der ersten externen Wärmequelle (WQ1) thermisch gekoppelt ist.
  19. Zweistufige Sorptionswärmepumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite externe Wärmequelle (WQ2) in den Kältekreis (3) eingebunden und dem ersten Verdampfer (E0) vorgeschaltet ist
DE102018220128.5A 2018-11-23 2018-11-23 Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub Active DE102018220128B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018220128.5A DE102018220128B4 (de) 2018-11-23 2018-11-23 Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018220128.5A DE102018220128B4 (de) 2018-11-23 2018-11-23 Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018220128A1 DE102018220128A1 (de) 2020-05-28
DE102018220128B4 true DE102018220128B4 (de) 2022-07-07

Family

ID=70545882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018220128.5A Active DE102018220128B4 (de) 2018-11-23 2018-11-23 Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018220128B4 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112539571A (zh) * 2020-12-23 2021-03-23 华北电力大学 大温升超级热泵换热装置及其换热方法
CN113294937B (zh) * 2021-05-18 2022-04-19 闫广 一种多元多效吸收式热泵

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69100472T2 (de) 1990-08-10 1994-01-27 Roberto Gianfrancesco Absorptionsvorrichtung zur Kühlung eines Fluides.
US5761925A (en) 1995-12-21 1998-06-09 Ebara Corporation Absorption heat pump and desiccant assisted air conditioner
US6311504B1 (en) 1999-03-30 2001-11-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Absorption heat pump and method for controlling the same
US20060230776A1 (en) 2004-10-13 2006-10-19 Ebara Corporation Absorption heat pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69100472T2 (de) 1990-08-10 1994-01-27 Roberto Gianfrancesco Absorptionsvorrichtung zur Kühlung eines Fluides.
US5761925A (en) 1995-12-21 1998-06-09 Ebara Corporation Absorption heat pump and desiccant assisted air conditioner
US6311504B1 (en) 1999-03-30 2001-11-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Absorption heat pump and method for controlling the same
US20060230776A1 (en) 2004-10-13 2006-10-19 Ebara Corporation Absorption heat pump

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018220128A1 (de) 2020-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2754626C2 (de) Mit einer Energiequelle relativ niedriger Temperatur, insbesondere Solarenergie, arbeitende Kälteanlage
DE10138255B4 (de) Anordnung für Kaskadenkälteanlage
DE102007053219A1 (de) Kühlvorrichtung für ein Computersystem
DE102018220128B4 (de) Zweistufige Sorptionswärmepumpe mit großem Temperaturhub
WO2009153245A2 (de) Verfahren zum ausführen einer wärmeübertragung zwischen alternierend arbeitenden adsorbern und vorrichtung
EP1970647B1 (de) Energieumwandlungssystem mit mehrstufiger Absorptionskältemaschine (AKM) oder Absorptionswärmepumpe (AWP)
DE2648855A1 (de) Einrichtung zur senkung der durch rauchgase bedingten waermeverluste bei einem mit oel oder gas betriebenen heizkessel
DE102018217935B4 (de) Wärmetauscher mit Sorptionseinrichtung
DE69921871T2 (de) Absorptionskälteanlage mit Kupplung von Kondensat und Lösung
DE10108768C2 (de) Absorptionskälteanlage mit Niedertemperaturnutzung
DE678942C (de) Einrichtung zur Waermeumwandlung
AT408913B (de) Adsorptionswärmepumpe
WO1986004517A1 (fr) Installation munie d&#39;un element de traitement endothermique et exothermique ainsi que d&#39;un element pour la fourniture de la chaleur contenant une installation d&#39;absorption thermique
DE102007062343B4 (de) Verfahren und Anordnung zur Kälteerzeugung nach einem Wasser-Lithiumbromid-Resorptionskälteprozess
DE4415199A1 (de) Kälteanlage
DE102020205166B3 (de) Wärmetauschvorrichtung mit Sorptionseinrichtung
AT409300B (de) Adsorptionswärmepumpe
DE102006055280A1 (de) Festkörper-Adsorptions-Kühleinheit
AT517021B1 (de) Wärmetausch-Einrichtung
WO2005093342A2 (de) Kompressions/absorptions-anlage
DE102016113630B4 (de) Wärmepumpenheizung
DE10235737B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Adsorptionswärmepumpe
DE102021123631A1 (de) Trocknungsvorrichtung zum Bereitstellen eines Prozessgases für eine Trockneranlage
WO2019179676A1 (de) Anlage zum erwärmen und/oder verdampfen eines fluids sowie verfahren zum betreiben einer solchen anlage
AT408912B (de) Sorptionswärmepumpe

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final