DE2629345A1 - Waermepumpe - Google Patents

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

Wärmepump e

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe, die insbesondere zur Gebäudeheizung und Brauchwassererwärmung verwendet wird.

Wärmepumpen erzeugen aus Wärme niederer Temperatur (Anergie) und aus hochwertiger mechanischer oder elektrischer Energie (Exergie) mittels eines thermodynamischen Kreisprozesses nutzbare Wärme hoher Temperatur, die insbesondere für Heizzwecke verwendet werden kann.

Bekannte Wärmepumpen, die nach dem Prinzip einer Kühl— maschine arbeiten, bestehen aus einem Kompressor, in dem ein gasförmiges Arbeitsmittel mit Exergie komprimiert und erwärmt wird, einem Kondensator, in dem sich das komprimierte, gasförmige Arbeitsmittel durch Abgabe von Kondensationswärme (Wärme hoher Temperatur) verflüssigt, einem Entspannungsventil, in dem das komprimierte flüssige Arbeitsmittel entspannt wird, und einem Verdampfer, in dem das entspannte flüssige Arbeitsmittel durch Aufnahme von Wärme niederer Temperatur (Anergie) verdampft.

Trotz des theoretisch niedrigen Verbrauchs an hochwertiger Energie haben die bekannten Wärmepumpen für die Gebäudeheizung und Brauchwassererwärmung nur eine geringe Bedeutung erlangt, da sie mit niedrigem Wirkungsgrad arbeiten, hohe Investitionskosten verursachen und stör— anfällig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe zu schaffen, die hinsichtlich ihrer Bedienung und Betriebssicherheit mit den herkömmlichen Heizungssysteraen

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vergleichbar ist und die bei niedrigen Investitionskosten mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Verdichter als Heißflüssigkeits— Strahlpumpe ausgebildet ist, welche mit einem Wärmeaustauscher in Verbindung steht, der seinerseits in einem Heizkessel angeordnet und über eine Druckpumpe mit dem Ausgang des Kondensators verbunden ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwischen dem Ausgang des Wärmeaustauschers und dem Eingang des Kondensators parallel zur Heißflüssigkeits-Strahlpumpe eine Verbindungsleitung und zwei Dreiwegeventile angeordnet sind.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Wärmepumpe arbeitet mit einem hohen Wirkungsgrad und hat wegen der einfachen Bauweise der Heißflüssigkeits-Strahlpumpe eine große Betriebssicherheit. Es ist weiter vorteilhaft, daß die Erwärmung des flüssigen Arbeitsmittels im Heizkessel mit den gebräxichlichen Brennstoffen oder mit Ab— wärme geeigneter Temperatur erfolgen kann. Mit der erfindungsgemäßen Wärmepumpe lassen sich im Vergleich zu bekannten Wärmepumpen 30 bis 50 % an Brennstoffen einsparen. Wenn eine Reparatur an der Heißflüssigkeits-Strahlpumpe durchgeführt werden muß, kann dieses Gerät durch die beiden Dreiwegeventile abgeschaltet werden, wodurch das erwärmte flüssige Arbeitsmittel aus" dem Wärmeaustauscher über die Verbindungsleitung direkt in den Kondensator gelangt. Durch diese Anordnung kann die erfindungsgemäße Wärmepumpe auch noch bei einer Betriebsstörung an der Heißflüssigkeits-Strahlpumpe als Heizanlage verwendet werden.

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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sowie Aufbau und Arbeitsweise einer Heißflüssigkeits-Strahlpumpe sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Aufbau und Arbeitsweise einer gemäß

der Erfindung gestalteten Wärmepumpe,

Fig. 2 Aufbau und Arbeitsweise einer Heißflüssigkeits-Strahlpumpe.

Über die Leitung 1 wird der Heißflüssigkeits-Strahlpumpe das kalte entspannte gasförmige Arbeitsmittel zugeführt, und gleichzeitig gelangt über die Leitung 3 heißes komprimiertes flüssiges Arbeitsmittel in dieses Gerät. In der Heißflüssigkeits-Strahlpumpe 2 wird heißes komprimiertes gasförmiges Arbeitsmittel erzeugt, das über die Leitung 4 in den zweistufigen Kondensator 5 gelangt. Der ersten Kondensatorstufe 5a wird kaltes Wasser 6a zugeführt und warmes Brauchwasser 6b entnommen. In der zweiten Kondensatorstufe 5b wird eine Heizflüssigkeit erwärmt, die dann mit der Pumpe 8 in die Heizungsrohre 7 gefördert wird, wo sie sich abkühlt. Über die Leitungen 9a, 9b wird die Heizflüssigkeit im Kreislauf geführt. Im Kondensator 5 gibt das komprimierte heiße, gasförmige Arbeitsmittel Kondensationswärme ab und kondensiert. Das flüssige komprimierte Arbeitsmittel wird am Ausgang 22 des Kondensators 5 in zwei Teilströme geteilt.

Die Menge des flüssigen Arbeitsmittels, die der Heiß— flüssigkeits-Strahlpumpe 2 zugeführt wurde, wird über die Leitung 10 von der Druckpumpe 11 in den Wärmeaustauscher 12 gefördert, wobei das flüssige Arbeitsmittel gleichzeitig komprimiert wird. Der Wärmeaustauscher 12 ist in einem Heizkessel 13 angeordnet, der mit einem Wärmeträgeröl gefüllt ist, welches durch den Brenner lh

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erhitzt wird und die Wärme an das im Wärmeaustauscher 12 befindliche flüssige komprimierte Arbeitsmittel abgibt.

Der zweite Teilstrom des flüssigen komprimierten Arbeitsmittels gelangt über die Leitung 15 in das Entspannungsventil l6 und anschließend in den Verdampfer 17· Dort wird dem flüssigen Arbeitsmittel Wärme niederer Temperatur (Anergie) zugeführt und es verdampft. Der Verdampfer kann sich beispielsweise im Erdreich befinden, oder er kann mit nicht mehr nutzbarer Prozeßwärme betrieben werden. Das gasförmige entspannte kalte Arbeitsmittel wird aus dem Verdampfer 17 über die Leitung 1 in die Heißflüssig— keits-Strahlpumpe geführt. Als Arbeitsmittel kann beispielsweise Frigen 113 (C F Cl ) verwendet werden.

In den Leitungen 3 und 4 sind die Dreiwegeventile l8a und l8b angeordnet, die wiederum durch die Leitung 19 miteinander verbunden sind. Es besteht also die Mög— lichkeit, den Ausgang 20 des Wärmeaustauschers 12 direkt mit dem Eingang 21 des Kondensators 5 zu verbinden, wodurch die Heißflüssigkeits-Strahlpumpe 2 zur Durchführung von Wartungsarbeiten außer Betrieb gesetzt werden kann, ohne daß die Brauchwassererwärmung und Gebäudeheizung ausdSLlt, denn der Kondensator 5 wird bei Ausfall der Heißflüssigkeits-Strahlpumpe 2 mit heißem komprimiertem flüssigem Arbeitsmittel betrieben.

Die Steuerung der Wärmepumpe erfolgt durch die Meß- und Regeleinheit 23» welche je nach Temperatur des Brauchwassers 6b und der Heizungsrohre 7 den Brenner

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ein und abschaltet.

Die Heißflüssigkeits-Strahlpumpe 2 besteht aus der Expansionsdüse 24, der Saugdüse 25t dem Mischrohr 26 und dem Diffusor 27· Aus der Leitung 3 gelangt das heiße, komprimierte flüssige Arbeitsmittel durch die Expansionsdüse 24 in die Heißflüssigkeits-Strahlpumpe 2, und aus der Leitung 1 wird das kalte entspannte gasförmige Arbeitsmittel durch die Saugdüse 25 in die Heißflüssigkeits-Strahlpumpe 2 gesaugt. In den Düsen 24 und 25 expandieren flüssiges und gasförmiges Arbeitsmittel auf dieselbe Isotherme, vermischen sich im Mischrohr 26 und erfahren im Diffusor 27 eine Druckerhöhung. Die Expansionsdüse 24 kann so bemessen werden, daß gasförmiges und flüssiges Arbeitsmittel vor ihrer Vermischung nahezu die gleiche Geschwindigkeit haben; die Mischung erfolgt also bei konstanter Geschwindigkeit und Temperatur. Durch diese Arbeitsweise werden die durch Mischung und Reibung verursachten Energieverluste auf ein Minimum herabgesetzt.

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Leerseite

Claims (2)

1. Ansprüche;

   EV 51/76
   Bu/Dö

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   Wärmepumpe, die aus einem Verdichter, einem Kondensator, einem Entspannungsventil und einem Verdampfer besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter als Heißflüssigkeits-Strahlpumpe (2) ausgebildet ist, welche mit einem Wärmeaus" tauscher (l2) in Verbindung steht, der seinerseits in einem Heizkessel (13) angeordnet und über eine Druckpumpe (ll) mit dem Ausgang (22) eines Kondensators (5) verbunden ist.
2. 2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (20) des Wärmeaustauschers (12) und dem Eingang (2l) des Kondensators (5) parallel zur Heißflüssigkeits-Strahlpumpe (2) eine Verbindungsleitung (19) und zwei Dreiwegeventile (l8a, b) angeordnet sind.

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   ORIGINAL INSPEGTBD