DE2913528A1

DE2913528A1 - Waermepumpen-system

Info

Publication number: DE2913528A1
Application number: DE19792913528
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Phys Dietrich; Karl Dipl Ing Hoch
Original assignee: Sep Gesellschaft fur Technische Studien Entwicklung Planung MbH
Current assignee: Sep Gesellschaft fur Technische Studien Entwicklung Planung MbH
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1980-10-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmepumpensystem, bei dem
von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Wärmepumpe dem Kühlmedium Wärme entzieht und in thermische Energie umsetzt.
Durch die Deutsche Offenlegungsschrift 24 53 477 ist eine Vorrichtung zur Nutzung der bei Verbrennungskraftmaschinen verlorengehenden Energie, bei der eine von den Abgasen angetriebene Wärmepumpe eingesetzt wird, bekanntgeworden. Diese Wärmepumpe entzieht dem Kühlmedium und/oder den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine Wärme und liefert dafür thermische Energie hoher Temperatur, die in mechanische Energie zur Stromerzeugung umgewandelt wird.
Weiterhin ist durch die Deutsche Offenlegungsschrift 25 36 059 eine Wärmeanlage mit einer von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Wärmepumpe bekanntgeworden, der ein von deren Abgasen durchströmter, Nutzwärme liefernder, Wärmetauscher nachgeschaltet ist und dem ein Brauchwassererhitzer zugeordnet ist und außerdem einen wahlweise abschaltbaren Zusatzwärmetauscher zur Raumbeheizung aufweist.
Beide zum Stand der Technik zählenden Systeme weisen gangbare Wege auf, die aber noch nicht die optimale Ausnützung der verwendeten Medien und Anordnungen erbringen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine betriebseigene Anlage für die Stromversorgung bzw. Stromerzeugung zu schaffen, die mittels Verbrennungsmotoren ein Blockheizkraftwerk bildet und Strom und Prozeßwärme mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt. Bisher war es nicht möglich, die Kühlwasserwärme von Blockheizkraftwerken als Prozeßwärme zu verwenden.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die in den Ansprüchen angegebenen Maßnahmen. Ein Ausführungsbeispiel wird in der Beschreibung abgehandelt und in der Zeichnung dargestellt.
Die Figur 1 dieser Zeichnung zeigt in schematischer Weise den Aufbau des beschriebenen Blockheizkraftwerkes mit der Wärmepumpe.
Die Figur 2 zeigt eine Gegenüberstellung der Erfindung miL einem Blockheizkraftwerk und einer Gegendruckturbine.
Um auch mittlere Betriebe in die Lage zu versetzen, Blockheizkraftwerke verwenden zu können, zeigt die Erfindung einen Weg auf, der es ermöglicht, durch Energiedrückgewichtung eine wesentliche Proßeßverbesserung und eine Erhöhunh der Wicklungsgrades zu erzielen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Anlage sind fünf Verbrennungskraftfaktoren 10 angeordnet, die miteinander einen Kühlwasserkreislauf 12 besitzen und daren Abgase ebenfalls in einen gemeinsamen Abgaskreislauf geleitet werden. Jedem Motor ist zur Stromerzeugung ein Generator 11 angeordnet, der von ihm angetrieben wird.
Diesem als Blockheizkarftwerk zu bezeichnendem System ist nun ein Heizkreislauf 15 zur Prozeßwärme zugeordnet.
Hierzu werden nun heiße Motorabgase über die Abgasleitung 13 in einen Abhitzekessel 14 geleitet und geben dort ihre Wärme an den Heizkreislauf 15 ab. Die zentrale Kühlwasserleitung 12 führt ihr erhitztes Wasser in einen Direktverdampfer 16 von wo das abgekühlte Wasser über einen Notkühler 19 wieder in das Motorkühlsystem eingeführt wird In dem Direktverdampfer herrscht ein Druck von etwa 0,3 bis 0,8 bar. Etwa 1 % des in den Direktverdampfer eingeführten Wassers wird verdampft und über einen Verdichter 17 in den Direktkondensator geführt, wo die Wärme an den Heizkreislauf durch Kondensation abgegen wird. Um nun die für das Kühlwasser erforderliche Menge wieder auszugleichen, ist vom Heizkreislauf 15 eine Speisewasserleitung 20 für den Verdampfer 16 angeordnet.
Das in den Motorkühlwasserkreislauf geschaltete Notkühlaggregat 19 sorgt dafür, daß im gegebenen Fall das aus dem Direktverdampfer 16 kommende Kühlwasser nicht überhitzt in die Motoren eingeleitet wird.
Das vorbeschriebene Wärmepumpensystem läßt sich in seiner Verwendungs- bzw. Einsatzmöglichkeit variieren. So kann es beispielsweise besonders vorteilhaft in der Textilveredelung eingesetzt werden, wo der vom Verdichter 17 erzeugte Dampf direkt in einem offenen System - das in der Zeichnung nicht dargestellt ist - ohne Itondensator 18 als Wärmeträger und Behandlungsmedium verwendbar ist Eine weitere Variante sieht vor, daß der vom Verdichter 17 erzeugte Dampf direkt in ein Dampfverteilungssystem eingespeist wird und das Kondensat beispielsweise als Speisewasser 20 in den Verdampfer 16 der Wärmepumpe zurückgeführt wird.
Durch diese vorteilhafte Kombination von Energieerzeugung und Energierückgewinnung wird eine ganz wesentliche Prozeßverbesserung erreicht, ohne daß hierfür zusätzliche Kosten und ein gerätemäß iger Aufwand erforderlich wären.
Durch die aufgezeigten Maßnahmen ist nun erstmals die Möglichkeit geschaffen worden, die Wärmequelle "Kühlwasser '§ mit 85/19 °C als Wärmeträgermedium und als Kältemittel nutzbar zu machen. Dies führt zu ganz erheblichen Vorteilen: Als erstes ist anzuführen, daß sich im Verdampfer kein Überdruck befindet und im Kondensator ist er mit etwa 3,6 bar bei 140 0C nur relativ gering. Durch den geschlossenen Kreislauf von Wärmeträgermedium und Kältemittel-Wärmeträger wird nicht nur eine montagemäßige Vereinfachung geschaffen, sondern auch Energieverluste weitgehend vermieden.

Claims

WÄRMEPUMPEN SYSTEM P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Wärmepumpensystem, bei dem eine von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebene Wärmepumpe dem Kühlmedium Wärme entzieht und in thermische Energie umsetzt, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß mittels mehrerer zusammengeschalteter Verbrennungskraftmotoren (10) entsprechend viele Generatoren (11) zur Stromerzeugung betrieben werden und gleichzeitig über das Kühlwasser (12) und die Abgase (13) die Prozeßwärme erzeugt wird.
2. Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß den zu einer Batterie geschalteten Verbrennungskraftmotoren (10) ein gemeinsames Abgassystem mit einem Abhitzekessel (14) für den Heizkreislauf (15) zugeordnet ist und ein gemeinsames Kühlwassersystem (12) als Kältemittel über einen Direktverdampfer (16) und einen Verdichter (17) ebenfalls den Heizkreislauf (15) bzw. dessen Direktkondensator (18) versorgt.
3. Wärmepumpensystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Wasser sowohl das Wärmeträgermedium als auch das Kältemittel bildet und beide Leitungssysteme (12, 15) zusammen mit dem Direktverdampfer 116) und dem Direktkondensator (18) einen einzigen geschlossenen Kreislauf bilden.
4. Wärmepumpensystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Direktverdampfer und den Verbrennungskraftmotoren ein Notkühlaggregat (19) zuschaltbar ist.
5. Wärmepumpensystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der vom Verdichter (17) erzeugte Dampf direkt in einem offenen System ohne Kondensator als Wärmeträger und Behandlungsmedium - beispielsweise bei der Textilveredelung - Verwendung findet
6. Wärmepumpensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, durch g e k e n n z e i c h n e t , daß der vom Verdichter (17) erzeugte Dampf direkt in ein Dampfverteilungssystem eingespeist wird und das Kondensat beispielsweise als Speisewasser (20) in den Verdampfer (16) der Wärmepumpe zurückgeführt wird.