DE2731959A1 - Verfahren und anordnung zur rueckgewinnung von waermeenergie - Google Patents

Verfahren und anordnung zur rueckgewinnung von waermeenergie

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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F01K3/185—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters using waste heat from outside the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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Description

Verfahren und Anordnung zur Rückjr°v.'Innung von Wärmeenergie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Umsetzung von nicht direkt verwertbarer oder ./on parasitärer Wärmeenergie in direkt verwertbare mechanische und/oder Wärmeenergie.
Wie allgemein bekannt, ist die Erzeugung von elektrisch oder mechanische Energie ausgehend von einem Brennstoff stets von Wärmeerzeugung begleitet.
Diese Wärme, die Nebenprodukt beim Betrieb einer Maschine wegen ihrer eigenschaften ist, interessiert im allgemeinen den Erzeuger mechanischer Energie nicht und wird als parasitär erachtet, weil der Motor geklihlt werden muß und weil ihre Abfuhr in die Umgebung von Umweltverschmutzung begleitet ist.
Folglich wird in den meisten Fällen nur ein kleiner Teil der Gesamtenergie verwendet, der während der Verbrennung eines Brennstoffs geliefert wird, wobei der Wirkungsgrad der gesamten Anordnung oder eines Wärmemotors im allgemeinen
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^ohr* niedrig ist. Beispielsweise wird bei einer herkömmlichen thermischen "lektrizitätszentrale IO mechanischer "nergie erzeugt, während 2/5 der Wärmemenge verlorengeht.
"p ir;t Aufgabe der "rfindung, den Wirkungsgrad derar-'ig-^r \inrichtungen zu verbessern und allgemein ausgedrückt nii:ht direkt verwertbare Wärmeenergie dadurch zu i-ekuperieren oder rückzugewinnen, daß r.ie in eine direkt verv;ertbare "nergie, z. D. mechanische, elektrische oder auch I, "rrneenergie, umgesetzt v/ird.
Die Aufgabe v/ird erfindungcgemäS durch ein Verfahren gelöst;, bei dem der Verdampfer einer Niederdruck-Dampfmaschine mit geschlossenem Kreislauf mittels der nicht verwertbaren Wärmeenergie (Wärmequelle) erwärmt wird und daß derjKondensator dieser Dampfmaschine durch Übertragung der Wärmemenge auf beispielsweise ein Heizsystem abgekühlt '·.' i rd.
Die -Irfindung gibt daher eine thermodynamische Kette an, die zugeordnet die Erzeugung einer Restwärme, die nicht direkt verwertbar ist oder die parasitär ist, zu einem Verdampfer einer Niederdruck-Dampfmaschine mit geschlossenem Kreislauf (Wärmequelle) und den Kondensator der gleichen Niederdruck-Dampfmaschine zu einem kompatiblen Wärmebedarf oder Heizbedarf.
Bei einer derartigen Kette stellt die Niederdruck-Dampfmaschine im geschlossenen Kreis die Erzeugung mechanischer Energie sicher und durch diese Umsetzung von Wärmemenge in mechanische Energie eine qualitative Umsetzung der Wärmemengen, wodurch diese direkt verwertbar werden.
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Die Erfindung gibt also ein Verfahren zur Umsetzung von nicht direkt verwendbarer oder auch parasitärer -'.nergie in eine mechanische und/Oder Wärmeenergie an,die direkt verwendbar ist. Dabei wird der Verdampfer einer Miederdruck-Dampf maschine im geschlossenen Kreis mittels der nicht verwertbaren oder verwendbaren Wärmeenergie aufgeheizt (warme oder heiße Quelle) und wird der Kondensator dieser Maschine durch Wärmeübertragung beispielsweise an ein Heizsystem abgekühlt. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf die Rekuperation oder Rückgewinnung von beispielsweise in Telefonvermittlungsanlagen abgestrahlter Energie.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielo näher erläutert. 7is zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Anordnung, die die Rückgewinnung von Wärmeenergi-? gestattet, die von einem Motor einer Ctrornerzeugergruppe abgestrahlt ist;
Fig. 2 schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Umgebung elektronischer Einrichtungen^wie Fernsprechvermittlungen.
Gemäß Fig. 1 enthält die erfindungsgemäße Anordnung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie eines Motors (Wärmequelle, die durch den Block 1 dargestelIt ist; im wesentlichen eine Niederdruck-Dampfmaschine 2 im geschlossenen Kreislauf. Diese Dampfmaschine 2 weist hintereinander in Reihe eine Dampfturbine 3, einen Kondensator 4, eine Pumpe b und einen Verdampfer 6 auf.
Gemäß der Erfindung ist dem Verdampfer 6 ein Wärmetauscher 7 zugeordnet^ wobei er die Wärmemenge der heißen
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oder Wärmequelle 1 über einen geschlossenen hydraulischen Kreis,der einen zweiten Wärmetauscher 8 und den erstgenanntpn VJärmetauscher 7 enthält i erhält.
In gleicher Weise ist dem Kondensator 4 ein Wärmetauscher 11 zugeordnet, über den das wärmeabführende Fluid eines Heizkreises 12 strömt oder fließt, der mindestens einen Radiator oder Heizkörper Ij5 aufweist. Dadurch wird eine Abkühlung des Kondensators 4 mit folglicher erhöhung des Wirkungsgrades der Anordnung der Dampfmaschine 2 sowie die Erhitzung des Raums 14 erreicht, dessen Temperatur zwischen Ib und 22 0C gehalten wird. Dabei bildet dieser Raum 14 die kalte oder Kältequelle der Anordnung der thermodynamischen Kette.
Selbstverständlich kann die von der Dampfmaschine 2 gelieferte mechanische Energie getrennt oder zusammen mit dem Motor verwendet werden. In jedem Fall wird der Wirkungsgrad der Umsetzung von Wärmeenergie, die durch den Brennstoff erhältlich' ist, in verwendbarer Energie um etwa 20 ^ erhöht.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Rückgewinnung von Wärmeenergie beschränkt, die von Motoren abgestrahlt wird.
Die Erfindung ist auch auf die Rückgewinnung von Wärmeenergie anwendbar, die von elektronischen Geräten und insbesondere von Fernsprechvermittlungen abgestrahlt wird.
"Uektronische Geräte erfordern nämlich eine Abkühlung ihrer Arbeitsumgebung.
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Um die Abkühlung der Arbeitsumgebung in diesen Geräten ■zu erreichen, werden übliche /erdichter verwendet, wobei dann die von diesen Geräten freigesetzten Wärmemengen im anschließend an die Verdichter angeordneten Kondensator verfügbar sind.
Gemäß dem AusfUhrungsbeispiel in Fig. 2 weist der spezifische Kreis gemäß der Erfindung im wesentlichen einen Hauptkreis und einen Sekundärkreis auf.
Der Hauptkreis enthält zunächst den Kondensator 15 des Verdichters. Dieser Kondensator 15 weist einen Wärmetauscher auf, der seinerseits mit einem zweiten Wärmetauscher 1/ verbunden ist, der dem Verdampfer 6 der Niederdruck-Dampfmaschine 2 zugeordnet ist. Diese Vorrichtung erlaubt daher die Aufheizung des Verdampfers 6 der Nioderdruck-Dampfmaschine 2 mittels der von der Umgebungs luft der elektronischen Geräte abgegebenen Wärmemengen, die im Kondensator 15 gespeichert sind, der anschließend an den Kompressor angeordnet ist. Die Niederdruck-Dampfmaschine 2 mit geschlossenem Kreis enthält außer dem Verdampfer 6 eine eigentliche Maschine, wie eine Dampfturbine 3, einen Kondensator und eine Pumpe 5·
Der Sekundärkreis verwendet das Grundwasser oder Stadtwasser, das zum Abkühlen des Kondensators 4 des Niederdruckkreises über die Wärmetauscher 18 und I9 dient.
Nach Durchtritt durch den Wärmetauscher I9 kann das auf-•geheizte (auf etwa 40 0C ) und im Kreis 20 verfügbare Wasser zu Haushaltsverwendungen verwendet werden (Heißwasserspeicher mit etwa 40 0C) oder kann in einen Sumpf oder eine Grube rUckgefUhrt werden.
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DiOGes AusfUhrungsbeispiel erlaubt daher die Erzeugung mechanischer Energie, die in elektrische energie umwandelbar ist, ausgehend von bisher während der Abkühlung von Umgebungen elektrischer und elektronischer Geräte verlorgengegangenen Wärmemengen.
Bei der Anwendung der ,Erfindung auf eine Telefonvermitt-Jung kann die erzeugte elektrische Energie zum Wiederaufladen elektrischer oammlerbatterien verwendet werden.
17ie erwähnt, sind die Anwendungen des erfindungsgemäßen Vorfahren und der erfindungsgemäßen Anordnung sehr vielfältig. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren aiii Wärmequelle verwenden:
das Kühlfluid eines Motors, wobei in diesem Fall über die -irzeugung mechanischer Energie hinaus das Verfahren auf die Aufheizung von Räumen (Kältequelle) anwendbar ist;
das Kühlfluid eines Fusions- oder Schmelzofens, wobei die Kältequelle eine Vorheizeinrichtung von Teilen sein kann;
die Fermentationswärme von Stroh, wobei die Kältequelle ein Fluid sein kann, das bei einem System zum Trocknen von Getreide verwendet wird; und
die Fermentationswärme von Mist oder Dung, wobei die Kältequelle dann ein System zum Heizen einer Viehmästerei od.dgl. sein kann.
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Le e rs e i t e

Claims (1)

17 3 ι
- r-
Ansprliche
1. Verfahren zur Umsetzung von nicht direkt verwertbarer oder auch parasitärer "nergie in direkt verwertoare mechanische und/oder Wärmeenergie,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdampfer einer IJi ■derdruck-Dampfmaschine im geschlossenen Kreislauf mittels der nicht vorwertbarert Wärmeenergie (Wärmequelle) aufgeheizt wird und
daß der Kondensator der Maschine durch Abgabe der Wärmemengen an beispielsweise ein Heizsystem abgekühlt wird.
2. Anordnung zur Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Niederdruck-Dampfmaschine (2) mit geschlossenem Kreis vorgesehen ist, die Ln Reihe aufweist eine Dampfturbine einen Kondensator (4), eine Pumpe (5) und einen Verdampfer (o),
daß dem Verdampfer (6) mindestens ein Wärmetauscher (Y, IJ) zur Aufnahme der nicht direkt verwertbaren Wärmeenergie der Wärmequelle zugeordnet ist, und
daß deii Kondensator (4) mindestens ein. . Wärmetauscher (11, l8) zugeordnet ist, der die Zufuhr der Wärmeenergie zu einer Kältequelle ermöglicht.
J5. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle durch das Kühlfluid eines Motors gebildet ist und daß die Kältequelle aus aufzuheizenden Teilen oder Räumen (14) besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle durch das Kühlfluid elektronischer Geräte beispielsweise einer Fernsprechvermittlung gebildet ist und daß in diesem Fall mechanische .Energie in elektrische Energie
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original Inspected
umgesetzt wird, die zum Aufladen der Batterien der Vermittlung dient.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdampfer (6) der Dampfmaschine (4) ein . Wärmetauscher [V) zugeordnet ist, der mit einem zweiten Wärmetauscher (l6) verbünde.! ist, der dem Kondensator (15) des Verdichters des Kühlsystems der elektonisehen Geräte oder Einrichtungen zugeordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle durch fermentierendes fitroh gebildet ist und daß die aufzuheizende Kältequelle durch das in einem System zum Trocknen von Korn oder Getreide verwendeten Fluid gebildet sein kann.
7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß άίΊ Wärmequelle durch fermentierenden Mist gebildet ist und daß die aufzuheizende Kältequelle durch die im Inneren einer Viehzuchtanlage herrschende Ungebebung gebildet sein kann.
709884/0855 ORIGINAL INSPECTED
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