DE2606536A1

DE2606536A1 - EVAPORATOR

Info

Publication number: DE2606536A1
Application number: DE19762606536
Authority: DE
Inventors: Amour Floride Nieto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-18
Filing date: 1976-02-18
Publication date: 1976-08-26
Also published as: FR2301789B1; ES445291A1; BR7601031A; FR2301789A1; DE7604813U1; OA05255A

Description

P-XTt=N TA N WÄLT E DR.- ING. H, H. WILHELM - DIP L.-ING. H. DAUSTER D-7000 STUTTGARTI - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEFON (07 11) 291133P-XTt = N TA N WÄLT E DR.- ING. H, H. WILHELM-DIP L.-ING. H. DAUSTER D-7000 STUTTGARTI - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEPHONE (07 11) 291133

Stuttgart, den 17. Februar 1976 p/g 50i6/6a Dr. W/EiStuttgart, February 17, 1976 p / g 50i6 / 6a Dr. W / egg

Anm.; Amour, Floride NIETO Note; Amour, Floride NIETO

18, rue de la Republique18, rue de la Republique

F-82100 Castelsarrasin undF-82100 Castelsarrasin and

Gaston ,WIELGaston, WIEL

60, Boulevard Emile Augier60, Boulevard Emile Augier

F-75016 ParisF-75016 Paris

VerdampferEvaporator

Die Erfindung betrifft einen wärmeaufnehmenden Verdampfer und seine Anwendung zur Ausnutzung der Sonnenenergie, insbesondere unter Verwendung von Wärmepumpen. Es ist bekannt, i^ Generatoren, thermodynsmischen Kesselanlagen oder Wärmepumpen einen Verdampfer zu verwenden, der den Zweck hat, eine Arbeitsflüssigkeit zu verdampfen und dadurch Wärme zu speichern, wobei man meistens von Luft ausgeht, die den Verdampfer durchströmt. V/i11 man die Wärme auf die Außenluft übertragen, was der häufigst vorkommende Fall ist, so ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, die direkt mit dem Temperaturabfall der Luft zusammenhängen; je mehr die Lufttemperatur absinkt, umso schwieriger ist es, die gewünschte Wärmemenge zu übertragen, was zu erhöhten Gestehungskosten fürThe invention relates to a heat-absorbing evaporator and its application for utilizing solar energy, in particular using heat pumps. It is known to evaporate i ^ generators thermodynsmischen boilers or heat pumps an evaporator to be used, which has the purpose, a working fluid and thereby store heat, wherein one usually starts from air that flows through the evaporator. If the heat is transferred to the outside air, which is the most common case, difficulties arise that are directly related to the temperature drop in the air; the more the air temperature drops, the more difficult it is to transfer the desired amount of heat, which leads to increased production costs for

609835/0802609835/0802

eine solche Wärmeübertragung führt. -Tatsächlich ist es, um eine bestimmte Anzahl von Kalorien auf Luft übertragen zu können, deren Temperatur erheblich abgesunken ist, notwendig, die Anströmflache zu vergrößern und den Rippenabstand des Verdampfers sowie die Durchflußmenge der durch den Austauscher strömenden Luft zu verändern oder zusätzlich eine elektrische Widerstandsheizung vorzusehen, um die Wärmemenge zu kompensieren, die der Verdampfer nicht mehr liefert, wenn er sich mit Eis überzieht, wenn die Temperatur der Umgebungsluft zu sehr absinkt.such heat transfer leads. - Indeed it is to one To be able to transfer a certain number of calories to air, the temperature of which has dropped considerably, the inflow area is necessary to increase and the rib spacing of the evaporator and the flow rate of the flowing through the exchanger To change air or to provide additional electrical resistance heating to compensate for the amount of heat that the Vaporizer stops delivering when it is covered in ice, when the temperature of the surrounding air drops too much.

Dies bedingt notwendigerweise erhebliche zusätzliche Investitionen, die insgesamt den Endpreis der Anlage beträchtlich erhöhen.This necessarily requires considerable additional investments, which overall increase the final price of the system considerably.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten und gewöhnlich verwendeten Verdampfer und deren üblicher Art des Einsatzes zu vermeiden und eine Einrichtung zu schaffen, die eine rationelle, wirkungsvollere Benutzung ermöglicht und eine gute Wirtschaftlichkeit gewährleistet, die im Vergleich zur klassischen Ausnutzung aller Energiequellen erhebliche Vorteile bringt. Ausgehend von einem Verdampfer der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verdampfer in einem Strahlungsempfänger angeordnet ist, der an seiner Oberseite durch eine oder mehrere durchscheinende und/ oder durchsichtige Platten 4 abgeschlossen und an·einem der Sonnenstrahlung vollständig ausgesetzten Ort angeordnet ist. Der wesentliche Vorteil der Erfindung, die in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert ist, besteht darin, daß man auf den Empfängern zur Ausnutzung der Sonnenenergie keine sehr hohen Übertragungstemperaturen benötigt, wie dies bei den bekannten Einrichtungen zur Ausnutzung der Sonnenenergie, die mit einer direkten Ausnutzung arbeiten, der EaIl ist. Demgegenüber hat die Erfindung den Vorteil, daß eine O C entsprechende Temperatur der Arbeitsflüssigkeit ausreichend ist, und sie bietet auch die Möglichkeit, bei allen klassischen bekannten Wärmepumpen (insbesondere bei solchen, bei denen thermodynamisch^The object of the invention is to overcome the disadvantages of the known and commonly used evaporators and their usual type of Use to avoid and to create a facility that allows a rational, more effective use and a Good economic efficiency is guaranteed, which has considerable advantages compared to the classic use of all energy sources brings. Based on an evaporator of the type mentioned, this object is achieved according to the invention in that the Evaporator is arranged in a radiation receiver, which on its top by one or more translucent and / or transparent plates 4 closed and on one of the Place completely exposed to solar radiation. The main advantage of the invention shown in the drawing is explained in one embodiment, consists in the fact that you do not use the solar energy on the receivers very high transmission temperatures are required, as is the case with the known devices for utilizing solar energy, the work with a direct utilization that is EaIl. In contrast the invention has the advantage that an O C corresponding The temperature of the working fluid is sufficient, and it also offers the option of all known classic heat pumps (especially in those where thermodynamically ^

-3-609835/0802-3-609835 / 0802

Generatoren und Xesselanlagen nach der französischen Patentanmeldung Ur.. 7 4JO 985 vorgesehen sind) eine Ausbeute und einen sehr interessanten Wirkungsgrad aufrecht zu erhalten, der 2,5 bis 5 Ei a T- größer ist, als derjenige des Joule' sehen Effekts, der normalerweise bei einer direkten elektrischen Heizung ausgenutzt wird. Man hat also den Vorteil einer erheblich wirtschaftlicheren Ausbeute. Außerdem bietet die Tatsache, daß sehr niedrige Temperaturen zur Ausnutzung der Sonnenenergie benutzt werden können, im Vergleich zu traditionellen Verfahren zur Ausnutzung der Sonnenenergie die folgenden Vorteile:Generators and Xessel systems according to the French patent application Ur .. 7 4JO 985 are provided) a yield and a to maintain very interesting efficiency, which is 2.5 to 5 Ei a T- greater than that of the Joule 'see effect, which is normally used with direct electric heating will. So one has the advantage of a considerably more economical yield. Also, the fact offers that very much low temperatures can be used to exploit solar energy, compared to traditional methods of exploitation the following advantages of solar energy:

1. Die Oberfläche des als Empfänger v/irkenden Austauschers kann erheblich kleiner sein, so daß dieser auch mit geringeren Kosten herstellbar ist.1. The surface of the exchanger acting as a receiver can be considerably smaller, so that it can also be used with smaller Cost is producible.

2. Andererseits ist mit den anderen, mit einer direkten Ausnutzung der Sonnenenergie arbeitenden Einrichtungen, sobalc die Temperatur unterhalb von 45 - 40°C absinkt, in den meisten fällen schon ab 5O°C, eine Raumheizung oder Wamwasseraufbereitung nicht mehr möglich, und man muß daher sofort auf eine Zusatzheizung zurückgreifen können, wie eine Gas- oder Ölheizung oder eine elektrische Heizung, die 2wangsv;eise für die gesamte Leistung ausgelegt sein muß, die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Raumtemperatur, notwendig ist. Dies bedeutet aber notwendig, daß man bei · Einrichtungen, die mit einer direkten Ausnutzung oder Austausch der Sonnenenergie arbeiten, Hilfseinrichtungen haben muß, die wiederholt in Funktion treten, vor allem nachts, während eines Teils des Abends und des Morgens, an Tagen, an denen eine klassische Ausnutzung der Sonnenenergie nicht möglich ist (bei Regen, -Nebel us\v.), jedenfalls dann, wenn die Speichertemperatur unterhalb von 45° - 40⁰C absinkt, also sehr häufig, damit wenigstens warmes Wasser zur Verfügung steht. Die Installation dieser Einrichtungen ist insbesondere sehr kostspielig, da sehr viel Raum und ein großer 2. On the other hand, with the other facilities that work with direct utilization of solar energy, if the temperature falls below 45 - 40 ° C, in most cases from 50 ° C, space heating or water heating is no longer possible, and you have to You can therefore immediately use additional heating, such as gas or oil heating or electrical heating, which must be designed for the entire output that is necessary to maintain a certain room temperature. However, this necessarily means that in the case of facilities that work with direct utilization or exchange of solar energy, auxiliary facilities must be available which repeatedly come into operation, especially at night, during part of the evening and in the morning, on days on which a classic use of solar energy is not possible (with rain, fog, etc.), at least when the storage ^{temperature drops below 45 ° - 40 0} C, i.e. very often so that at least warm water is available. The installation of these facilities is very expensive, in particular, because of the large amount of space and a large

609S35/0802609S35 / 0802

Arbeitsaufwand notwendig ist, um den Yorrat an Wasser oder einer anderer. A- rbeitsf lüssigkeit unterzubringen, während "bei Ausnutzung der Erfindung in Wohnungen oder Gebäuden mittlerer Größe ein Yorrat an Arbeitsflüssigkeit von etwa 1000 Litern bei weitem für eine Wärmepumpe,,einen Generator oder einen Abwärmekessel ausreicht, um einen Leistungskoeffizienten oder einen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten, der praktisch ebenso hoch ist, wie wenn die direkte Ausnutzung der Sonnenenergie möglich ist.Workload is necessary to get the Yorrat on water or one another. To accommodate working fluid while "when utilizing the invention in apartments or buildings of medium size a Yorrat of working fluid of about 1000 liters by far for a heat pump, a generator or a waste heat boiler sufficient to maintain a coefficient of performance or efficiency that is practically as high as when the direct use of solar energy is possible.

5- Ss konrat hinzu, daß der Benutzer bei einer Kombination von klassischer, direkter Ausnutzung der Sonnenenergie mit einer direkten elektrischen Heizung, worin die am meisten empfohlene und gewählte Lösung besteht, doppelt bestraft ist, da er zu diesem Zweck einerseits auf eine direkte elektrische Heizungsainrichtung zurückgreifen muß,die notwendig die gesamte, für die Raumheizung erforderliche Leistung aufbringen können muß und andererseits auch auf eine klassische Zentralheizung mit einem zirkulierenden V/asser- oder Luftstrom angewiesen ist, der unter Ausnutzung der Sonnenenergie erwärmt wird. Außerdem benötigt eine solche Einrichtung eine erhebliche installierte und vorgeschriebene elektrische Leistung, die den Benutzer dazu verpflichtet, feste Abnahmepreise für die Elektrizitätsversorgung zu akzeptieren, die besonders hoch sind, da sie von der installierten Leistung abhängen-, dagegen kommt man bei Ausnutzung der Erfindung mit einem 3-5 ^aT- geringeren Leistungsbedarf aus.5- Ss konrat added that the user with a combination of classic, direct use of solar energy with direct electric heating, which is the most recommended and chosen Solution exists, is punished twice, because for this purpose, on the one hand, he has recourse to a direct electrical heating device must, which must be able to provide the entire power required for space heating and on the other hand is also dependent on a classic central heating system with a circulating water or air flow that takes advantage of the Solar energy is heated. In addition, such a device requires significant electrical installed and mandatory requirements A service that obliges the user to accept fixed purchase prices for the electricity supply are particularly high, since they depend on the installed power, on the other hand, when using the invention, one comes with one 3-5 ^ aT- lower power requirements.

4. Kach dem erfindungsgemäßen Verfahren" kann die Heizungseinrichtung, wenn die Ausnutzung der Sonnenenergie in großem Umfang möglich ist, in derselben Weise wie die klassischen Systeme zur Sonnenenergie ausnutzung arbeiten, d.h. der Generator, der Heizkessel oder die Wärmepumpe tritt außer Funktion, sobald die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit für den Wärmetransport höher ist als 40 C, was die Wirtschaftlichkeit der Anlage zusätzlich erhöht.4. According to the method according to the invention, "the heating device, if the utilization of solar energy is possible on a large scale, in the same way as the classical solar energy systems utilization, i.e. the generator, the boiler or the heat pump cease to function as soon as the temperature rises the working fluid for heat transport is higher than 40 C, which additionally increases the profitability of the system.

-5--5-

609835/0802609835/0802

Zs ist möglich, den erfindungsgenäßen Austauschverdampfer von einen Generator, einem Abwärmekessel, einer klassischen Wärmepumpe oder von einer anderen Einrichtung, für die er bestimmt ist, getrennt anzuordnen, derart, daß er in einem die Speicherung und Ausnutzung der Sonnenenergie ermöglichenden Smpfänger angeordnet wird. Insgesamt ergibt die Anwendung der Erfindung in Verbindung mit Generatoren, thermodynamischen Kesseln und Wärmepumpen im Vergleich zur traditionellen Anwendung sowohl der genannten Einrichtungen zur direkten Ausnutzung der Sonnenenergie als auch im Vergleich zu allen anderen bekannten und angewandten Heizverfahren einen erheblich wirtschaftlicheren Verbrauch. Zs is possible to use the replacement evaporator according to the invention a generator, a waste heat boiler, a classic heat pump or by any other entity for which it is intended is to be arranged separately in such a way that it can store in one and use of solar energy enabling receiver is arranged. Overall, the application of the invention results in connection with generators, thermodynamic boilers and Heat pumps compared to traditional use both the mentioned facilities for the direct use of solar energy as well as in comparison to all other known and applied Heating process a considerably more economical consumption.

Schließlich ermöglichen es die erfindungsgemäßen Verdampfer oder Austauscher, wenn sie in Verbindung mit klassischen Wärmepumpen oder mit einer Wärmepumpe nach de-r französischen Patentanmeldung Kr. 7 430 9Q5 benutzt werden, mit ein und derselben Einrichtung auf umweltfreundliche Art und Weise die Heizung aller Arten von Bäumen, die Heizung von Schwimmbecken, die Aufbereitung von Warmwasser, die Trocknung der verschiedensten Produkte, die Entfeuchtung und Klimatisierung sicherzustellen und bei Bedarf auch die Kälteerzeugung sowie jede andere Art der Ausnutzung unter Berücksichtigung der weitestgehenden Erfordernisse hinsichtlich der Anpassung und der Wirtschaftlichkeit.Finally, the evaporators or exchangers according to the invention make it possible when they are used in conjunction with conventional heat pumps or with a heat pump according to the French patent application Kr. 7 430 9Q5 can be used with one and the same device the heating of all kinds of trees, the heating of swimming pools, the treatment in an environmentally friendly way of hot water, the drying of various products, dehumidification and air conditioning, and if necessary also the cold generation as well as any other type of utilization taking into account the most extensive requirements with regard to adaptation and economy.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die in der Zeichnung gezeigt ist und bei der der wärmeaufnehmende Verdampfer aus einem Austauscher 2 besteht, in dem ein flüssiges Kältemittel zirkuliert, ist der Verdampfer oder Austauscher in einem vorzugsweise luftdichten Empfängergehäuse 3 angeordnet, dessen obere Begrenzungsfläche durch einen oder mehrere durchsichtige oder durchscheinende Flatten 4 gebildet ist, wobei das Gehäuse selbst zur bestmöglichen Aufnahme der solaren Wärme an einem vollständig der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Ort angeordnet ist.According to one embodiment of the invention shown in the drawing is and in which the heat-absorbing evaporator from one Exchanger 2 consists in which a liquid refrigerant circulates, the evaporator or exchanger is preferably in one airtight receiver housing 3 arranged, the upper boundary surface is formed by one or more transparent or translucent flats 4, the housing itself for The best possible absorption of the solar heat is arranged in a location that is completely exposed to solar radiation.

-6--6-

608335/0802 BAD ORIGINAL608335/0802 ORIGINAL BATHROOM

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt der Empfängerkasten 3, in dem der Austauscher 2 angeordnet ist. Einrichtungen 5 zum Einleiten von Außenluft, von aus Raunen abgezogener Luft., einer Mischung von Außenluft und angesogener Luft und einen Abzugskanal 6 für diese Luft. Die eingeleitete Luft wird abgesaugt, nachdem sie den Austauscher 2 des Verdampfers durchströmt hat.In a further embodiment of the invention, the receiver box comprises 3, in which the exchanger 2 is arranged. Facilities 5 for introducing outside air, from murmurs drawn off Air., A mixture of outside air and intake air and an exhaust duct 6 for this air. The air introduced is sucked out after it has passed the exchanger 2 of the evaporator has flowed through.

In weiterer Ausgestaltung der-Erfindung ist der Verdampfer einem anderen Empfäcgerkasten vorgeschaltet und mit diesem verbunden, der ebenfalls so angeordnet ist, daß er ein Maximum der Sonneneinstrahlung empfängt und einen oder mehrere aus Metall oder einem anderen geeigneten Material "bestehende Wärmeaustauscher umfaßt, und von der Außenluft durchströmt ist, sowie von der abgezogenen Luft und einer Mischung von Außenluft und abgezogener Luft, die sodann dem Empfängerkasten axt dem erstgenannten Verdampfer zugeleitet wird.The evaporator is a further embodiment of the invention upstream of another receiver box and with this connected, which is also arranged to receive a maximum of solar radiation and one or more made of metal or another suitable material "comprises existing heat exchangers, and through which the outside air flows, as well as from the extracted air and a mixture of outside air and extracted air, which then ax the receiver box the first-mentioned evaporator is fed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Verdampfer aus zwei glatten Rohrleitungen mit geriffelten Rippen, die mit geeignet aneinander angepaßten Durchmessern ineinander angeordnet sind, so daß sie einen Austauscher bilden, der selbst in einem Kasten angeordnet ist. Die innere Röhre enthält das flüssige Kältemittel und arbeitet als Verdampfer und ist von einem zweiten Rohr umschlossen, dessen Durchmesser größer ist, damit in dem Raum zwischen den beiden Rohren ein gasförmiges oder flüssiges Medium zirkulieren kann, das seinerseits direkt die Sonnenstrahlung und die solare Wärme aufnimmt.In a further embodiment of the invention, the evaporator consists of two smooth pipes with corrugated ribs, which with appropriately matched diameters arranged one inside the other are so that they form an exchanger which is itself arranged in a box. The inner tube contains the liquid Refrigerant and works as an evaporator and is enclosed by a second tube, the diameter of which is larger, so in the space between the two tubes a gaseous or liquid medium can circulate, which in turn directly the Absorbs solar radiation and solar heat.

■Ό■ Ό

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die glatten Rohre mit geriffelten Rippen des Austauschers aus Metall, können aber auch aus jedem anderen geeigneten Material gefertigt sein.According to a further embodiment of the invention, the exist smooth tubes with corrugated ribs of the exchanger made of metal, but can also be made of any other suitable material be made.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das gasförmige oder flüssige Arbeitsmedium, das die Sonnenenergie speichert, in einemIn a further embodiment of the invention, the gaseous or liquid working medium that stores the solar energy is in one

-7-609835/0802 -7-609835 / 0802

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

geschlossenen Kreislauf einem allgemein als "liry - Ex" bekannten Wasserverdampfer zugeleitet.closed circuit one commonly known as "liry-Ex" Water evaporator fed.

Die genannten Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen eine erheblich verbesserte Wärmeausnutzung, v;obei den Benutzern zahlreiche Wahlmöglichkeiten verbleiben hinsichtlich der Art und Weise, v/ie die erfindungsgemäße Einrichtung in Abhängigkeit, von dem erwünschten Ergebnis bei vorgegebenen Funktionsbedingungen (Crt, Oberfläche, äußere klimatische Bedingungen) realisiert werden kann.The mentioned embodiments and refinements of the invention enable significantly improved heat utilization, v; obei den Users have numerous options with regard to the manner in which the device according to the invention depends, of the desired result under given functional conditions (Crt, surface, external climatic conditions) can be realized.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf die Gebiete der Heizungs-, Klimatisierungs- und Kältetechnik.The invention relates generally to the fields of heating, air conditioning and refrigeration technology.

Ss versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Realisierungsmöglichkeiten beschränkt ist, von denen ausgehend zahlreiche Abänderungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Ss it is understood that the invention does not apply to the described Implementation options are limited, starting from which numerous modifications are possible without the scope of the invention to leave.

-8--8th-

609835/0802609835/0802

Claims

Expectations

Heat-absorbing evaporator with an exchanger in which a liquid refrigerant circulates, characterized in that, that the exchanger (2) is arranged in a preferably airtight receiver box (3), the upper one Boundary surface is formed by one or more translucent or transparent plates (4), the housing for the best possible absorption of solar heat in a place completely exposed to solar radiation is arranged.

5. Evaporator according to claim 1, characterized in that the £ 33th (3) in which the exchanger (2) is arranged, with devices (5) for taking in outside air from Spaces of extracted air, a mixture of outside air and extracted air and with a suction channel (G) for this Air is provided, the air taken in is sucked off after it has passed the exchanger (2) of the evaporator has flowed through.

3. Evaporator according to claim 1 or 2, characterized in that that the vaporizer is connected upstream of and connected to a further receiver, which is also arranged in this way and is arranged to receive a maximum of solar energy and one or more of metal or other suitable material existing heat exchange includes and is traversed by the outside air as well as by the extracted air and by a mixture of outside air and extracted air, which is then fed to the receiving box with the said evaporator.

609835/0802609835/0802

• v BAD ORIGINAL

Vaporizer according to one of the preceding claims 1 to 2, characterized by the following features: The vaporizer consists of two smooth ^{tubes 1} lines with gexdffeiten ribs, which are nit suitably matched diameters arranged one inside the other, so that they form an exchanger which itself is in a housing is arranged. The inner tube contains the liquid refrigerant and works as an evaporator and is enclosed by a second tube, the diameter of which is larger, so that a gaseous or liquid working medium can circulate in the space between the two tubes, which in turn directly absorbs solar radiation and solar heat .

-¹O- ¹ O

5- evaporator according to claim 4, characterized in that the the fluted ribs on v / iron, smoother; Exchanger pipes consist of all advised, or of indifferent ones other suitable material.

6. Evaporator according to one of the preceding claims 1 to>, characterized in that the gaseous or liquid working medium which absorbs the solar heat in a closed Circuit is fed to a water evaporator commonly known as "Dry-E" x ".

7 · Heat pumps and thermodynamic ^ devices, marked by "evaporator and / or heat exchanger after one of the preceding claims 1 to 6.

8. Heat supply facilities, characterized by heat pumps and / or thermodynamic devices and / or evaporators and / or heat exchangers according to a in one of the preceding Claims 1 to 7-

609835/0802 -: BAD ORIGINAL

Blank page