DE2924307A1

DE2924307A1 - Verfahren zum uebertragen von waerme und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2924307A1
Application number: DE19792924307
Authority: DE
Inventors: Hans Guenter Ing Gra Friedrich
Original assignee: FRIEDRICH HANS GUENTER ING
Current assignee: FRIEDRICH HANS GUENTER ING
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2924307C2

Description

Verfahren zum Übertragen von Wärme und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Wärme nach dem Oberbegriff des Patentanspruches sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Als Wärmeaustauschmittel zwischen zwei Wärmeaustauschern wird in den einfachsten Fällen Wasser (Sole) verwendet. Anlagen dieser Art führen nur dann zu brauchbaren Ergebnissen, wenn ein ausreichend hoher Temperaturunterschied vorhanden ist. Es sind recht groß bemessene Wärmeaustauscher notwendig.
Wesentlich bessere Ergebnisse werden mit einem Wärmeaustauschmittel erzielt, das seinen Aggregatzustand ändert. Hier kann auch die Umwandlungswärme genutzt werden. Die Temperaturunterschiede können geringer und die Wärmeaustauscher kleiner sein als bei einem Wärmeträger, der nur die fühlbare Wärme transportiert. Es ist sogar eine Wärmeentnahme aus einem geringer temperierten Medium möglich.
Anlagen der genannten Art benötigen eine geeignete Einrichtung zur Umwandlung des Aggregatzustandes Zu diesem Zweck wird üblicherweise ein Kompressor eingesetzt, der das Kältemittel komprimiert und infolge des Druckanstieges verflüssigt. Das verflüssigte Kältemittel strömt anschließend durch einen Diffusor, wo es sich weiter entspannt und verdampft. Durch das Einbeziehen der beiden Wärmeaustauscher in diesen Kreislauf kann die freiwerdende bzw. benötigte Umwandlungswärme zur Wärmeübertragung genutzt werden.
Ein interessantes Anwendungsgebiet für solche Anlagen ist die Wärmerückgewinnung, insbesondere die Rückgewinnung von Wärme aus der Abluft von Gebäuden. Bei dem Einsatz von Wasser als Wärmeaustauschmittel sind die oben beschriebenen Nachteile in Kauf zu nehmen. Bei dem Einsatz eines Kältemittels zum Wärmeaustausch nach dem Prinzip der ebenfalls beschriebenen Kompressionswärmepumpe ergeben sich wesentlich höhere Wirkungsgrade trotz kleinerer Wärmeaustauscher. Es ist jedoch eine geschlossene Kälteanlage mit einem Kompressor einzusetzen, die genau ausgelegt sein muß und die nur von Kältemonteuren gewartet werden kann. Durch den relativ teuren Antrieb der Kompressionswärmepumpe gehen die Vorteile des Systems wieder verloren.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Kältemittel mit den bekannten Vorteilen der Aggregatumwandlung zur Wärmeübertragung zu verwenden, jedoch auf das System der Druckerhöhung über Kompression zu verzichten.
Dieses geschieht durch die im Patentanspruch erwähnte Maßnahme.
Die thermische Verdichtung besitzt speziell für den vorgesehenen Zweck der Wärmerückgewinnung Vorteile. Eine Umschaltung vom Heiz- auf den Kühlbetrieb ist möglich. Es ist auch ein Einsatz im Kleinkältebereich denkbar, etwa bei Kühlanlagen in Supermärkten und bei Kraftfahrzeugen. Der einfache Bereich der Wärmerückgewinnung aus der Abluft von Gebäuden ist durch Kombination mit anderen Wärmegewinnungssystemen wie eine Wärmeentnahme aus Grundwasser, Abwasser oder Solaranlagen zu erweitern.
Eine Schaltung als Kaskade oder mitZwischenkühler ist möglich.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die zugeführte Wärme zur Druckerhöhung über den Züluftwärmetauscher der Außenluft zugeführt wird, wodurch keine Verluste auftreten.
Die beigefügte Zeichnung stellt in einer einzigen Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
In einer Ringleitung 1 sind ein Abluftwärmetauscher 2, ein Zuluftwärmetauscher 3 und ein an die Vor- und Rücklaufleitung 4, 5 einer Zentralheizungsanlage angeschlossener zu-Sätzlicher Wärmetauscher- 6 angeordnet. Der zusätzliche Wärmetauscher 6 enthält eine durch einen Motor 7 angetriebene Trommel 8, mit fünf Schiebern 9, einen vom Heizwasser durchströmten Wassermantel 10 und einen dazwischen liegenden Ringspalt 11 für das Kältemittel.
Das zunächst weitgehend flüssige Kältemittel gelangt durch einen Sauganschluß 12 in den Ringspalt 11. infolge der Drehung der Trommel 8 wird es zwischen zwei Schiebern 9 bei konstantem Volumen weitergefördert und mit dem Heizwasser im Wassermantel 10 in wärmeleitenden Kontakt gebracht. Die Aufheizung führt zu einer Druckerhöhung und Verdampfung des Kältemittels, welches durch den Ablaßstutzen 13 wieder in die Ringleitung 1 eintritt.
Nach dem Durchströmen des Außenluftwärmetauschers 2, in dem Wärme abgegeben wird, und das Kältemittel verflüssigt wird, gelangt das Kältemittel durch ein Expansionsventil 14, wo es erneut seinen Aggregatzustand ändert, um in dem folgenden Fortluftwärmetauscher 3 Wärme aufzunehmen. Ein Gefäß 15 in der Ringleitung 1 dient als Füll- und Ausdehnungsgefäß mit einem Flüssigkeitsabscheider.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.
Entscheidend ist die thermische Verdichtung des Kältemittels unabhängig von der speziellen Wärmeaustauschvorrichtung.

Claims

Patentansprüche 7 1 Verfahren zum Übertragen von Wärme unter Verwendung eines zwischen zwei Wärmetauschern umlaufenden, seinen Aggregatzustand ändernden Kältemittels, dadurch gekennzeichnet, daß das im flüssigen Zustand vorliegende Kältemittel bei konstantem Volumen erwärmt wird, wobei infolge der Verdampfung eine Druckerhöhung stattfindet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zwei Wärmeaustauschern und einer diese verbindenden Ringleitung zum Transport des Kältemittels, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen, an den Vor- und Rücklauf (4,5) eIner Zentralheizungsanlage angeschlossenen Wärmeaustauscher (6) in der Ringleitung (1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet, durch eine das Kältemittel bei konstantem Volumen durch den zusätzlichen Wärmeaustauscher transportierende Fördereinrichtung.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus einer umlaufenden Trommel (8) besteht, unter Ausbildung eines Ringspaltes (11) in einem Zylinder angeordnet ist, und daß an der Außenwand der Trommel (8) mehrere Schieber (9) angeordnet sind, die an der Innenwand des Zylinders anliegen.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder zumindest teilweise von einem Heizmittelraum (10) umgeben ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder von einem direkt beheizten Mantel umgeben ist.