DE2943275A1

DE2943275A1 - Bivalente heizungsanlage mit einer absorptionswaermepumpe

Info

Publication number: DE2943275A1
Application number: DE19792943275
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Walter 7032 Sindelfingen Daniel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1981-05-07
Also published as: NL8005881A; FR2468845B3; FR2468845A3

Description

23.10.1979 Ki/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Bivalente Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Heizungsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, daß Wärmepumpen bei niedrigen Außentemperaturen, z.3. unterhalb -3 °C, eine geringe Leistungsziffer haben und nicht mehr wirtschaftlich arbeiten. Aus diesem Grund wird in der Regel zusätzlich zur Wärmepumpe eine konventionelle Heizung vorgesehen, welche den erhöhten Wärmebedarf bei niedrigen Außentemperaturen deckt. Bei Heizungsanlagen mit Absorptionswärmepumpen ist es bekannt, den Kältekreislauf der Wärmepumpe stillzusetzen und die Heizenergie nur über den Lösungskreislauf und den im Absorber liegenden Heizwasser-Wärmetauscher zu übertragen (DE-OS 27 58 773). Dabei gehen jedoch die Verluste des Lösungskreislaufs in den Wirkungsgrad der Heizungsanlage ein.

Bei einer anderen bekannten Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe ist vorgesehen, daß die Wärmepumpe bei niedrigen Außentemperaturen in einem Verdampfungs-Kondensations-Betrieb arbeitet, bei welchem sich nur das

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Kältemittel im Umlauf befindet (DE-OS 27 48 *U5) . Zu diesem Zweck wird zunächst das Kältemittel aus dem Lösungsmittel ausgetrieben und vorübergehend im Verflüssiger gespeichert. Danach wird das Lösungsmittel im Austreiber verdampft und in den Absorber überführt. Am Ende dieses Vorgangs wird der Brenner stillgesetzt. Dann wird das im Verflüssiger vorübergehend gespeicherte Kältemittel in den Austreiber zurückgepumpt und der Brenner wieder eingeschaltet, wonach sich im Kreislauf Austreiber Verflüssiger der erwähnte Verdampfungs-Kondensaticns-Betrieb unter Wärmeabgabe an den Heizwasser-Wärmetauscher im Verflüssiger abspielt. Bei diesen Anlagen ist ein erheblicher Schaltungs- und Steuerungsaufwand notwendig, um den übergang von einer zur anderen Betriebsart der Wärmepumpe zu vollziehen, wobei auch das vorübergehende Stillsetzen des Brenners nachteilig sein kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß im verdampfungslosen Betrieb der Wärmepumpe weder der Kälte- noch der Lösungskreislauf an der Wärmeübertragung beteiligt ist, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung erhöht und Antriebsenergie für die Lösungspumpe eingespart werden kann. Der zusätzliche Steuerungsaufwand ist verhältnismäßig gering und auch der Übergang von der einen auf die andere Betriebsart kann verhältnismäßig rasch erfolgen, wobei ein vorübergehendes Stillsetzen des Brenners nicht erforderlich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.

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Eine einfache Installation unter Verwendung von in der Heizungstechnik üblichen Bauelementen ergibt sich, wenn der dem Brenner der Wärmepumpe zugeordnete Wärmetauscher parallel zu der Serienschaltung der beiden Wärmetauscher im Verflüssiger und Absorber geschaltet ist und eine von einem Umweltwärmefühler gesteuerte Ventileinrichtung alternativ den Wärmetauscher am Brenner und die beiden anderen Wärmetauscher im Verflüssiger und Absorber in das Heizungsnetz einbezieht.

Der dem Brenner zugeordnete Wärmetauscher kann unmittelbar im Austreiber angeordnet und vom Brenner direkt beheizt sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, ein Rückschlagventil in die vom Wärmetauscher in das Heizungsnetz zurückführende Leitung einzubauen, über welches der im Wärmetauscher beim übergang auf Wärmepumpenbetrieb sich gegebenenfalls bildende Dampf in das Heizungsnetz übertreten kann.

Zur Vermeidung der durch die Wasserverdampfung möglicherweise entstehenden Geräusche kann der dem Brenner zugeordnete Wärmetauscher auch außerhalb des Austreibers angeordnet sein. In diesem Fall ist ein Zwisehenkreislauf vorzusehen, der vorteilhaft mit einem Öl als Wärmetransportmedium gefüllt ist, dessen Siedepunkt über der. beim Wärmepumpenbetrieb herrschenden Temperaturen im Austreiber liegt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

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Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die dargestellte Heizungsanlage hat als Heizquelle eine Absorptionswärmepumpe 10, die wie üblich einen Austreiber 12 und einen Absorber Ik aufweist, welche über eine Leitung 16 für die arme Lösung und eine Leitung 1δ für die reiche Lösung miteinander verbunden sind. In die Leitung 16 ist ein Drosselventil 20 und in die Leitung l8 eine Lösungspumpe 22 eingebaut. Beide Leitungen 16 und l8 sind über einen Temperaturwechsier 2k zur Herabsetzung der irreversiblen Wärmeverluste im Lösungskreislauf geführt. Der Austreiber 12 ist von einem Brenner beheizt, der über ein Regelventil 28 mit Brennstoff versorgt ist. Vom Austreiber 12 führt eine Leitung 30 das ausgetriebene dampfförmige Kältemittel in einen Verflüssiger 32, von wo es verflüssigt über ein Entspannungsorgan 3k in einen Verdampfer 36 gelangt, in welchem es durch Aufnahme von Umgebungswärme verdampft. Der Verdampfer 36 ist über eine Leitung 38 mit dem Absorber Ik verbunden, in welchem das verdampfte Kältemittel unter Wärmeabgabe in Lösung geht und danach vom Lösungsmittel über die Leitung l8 zum Austreiber 12 zurückgeführt wird.

Die Wärmepumpe 10-ist mit einem Heir.ungsnetz kO verbunden, das eine Vorlaufleitung k2 und eine Rücklaufleitung kk hat, an welche parallel zueinander mehrere Heizkörper k6 angeschlossen sind. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber nur einer dieser Heizkörper k6 dargestellt. In die Vorlaufleitung k2 ist eine Umwälzpumpe ^8 für das Heizungswasser eingebaut. Der Wärmeübergang von der Wärmepumpe 10 auf das Heizungsnetz 40 erfolgt

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über zwei Wärmetauscher 50 und 52 in einem die Rücklaufleitung η ^f mit der Vorlauf leitung 42 verbindenden inneren Leitungszug 54 der Wärmepumpe 10. Der Wärmetauscher 50 ist in den Absorber 14 und der Wärmetauscher 52 in den Verflüssiger 32 der Wärmepumpe eingebaut. Im Betrieb wird im Wärmetauscher 52 die Verdampfungswärme und im Wärmetauscher 50 die Lösungswärme des Kältemittels auf das Keizwasser übertragen. Zur Steuerung der Heizungsanlage ist eine nicht dargestellte Regeleinrichtung vorgesehen, die aas Regelventil 28 des Brenners 26, die Lösungspumpe 22 und die Umwälzpumpe 48 für das Heizwasser beeinfluß".

Die Regeleinrichtung hat einen ebenfalls nicht dargestellten Temperaturmeßwertgeber, welcher die Temperatur der Äußenluft oder eines anderen, dem Verdampfer 36 zugeführren Umwelrwärmeträgers erfaßt. Venn diese Temperatur den für den Betrieb der Wärmepumpe vorgesehenen Bereich, z.B. -3 C, unterschreitet, wird die Heizung auf verdampfungslosen Wärmetauschbetrieb umgeschaltet. Zu diesem Zweck ist im Austreiber 12 ein vom Heizwasser durchflossener 'Wärmetauscher 60 vorgesehen, der über Leitungen 62 und 64 parallel zu der aus den beiden Wärmetauschern 50 und 52 des Kältekreislaufs gebildeten Serienschaltung an das Heisungsnetz MO angeschlossen ist.

Zum alternativen Einschalten der Wärmetauscher 50, 52 bzw. 60 in das Heizungsnetz dient ein von der Regeleinrichtung gesteuertes Dreiwegeventil 65, welches in seiner Grundstellung den Heizwasserdurchfluß durch die Wärmetauscher 50 und 52 freigibt und den Durchfluß durch den Wärmetauscher 60 sperrt. Das Dreiwegeventil 65 schaltet um, sobald und solange der Temperaturmeßwertgeber am Verdampfer 36 eine unter dem vorgegebenen Wert liegende Temperatur des

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Umweltwärmeträgers meldet. In die vom Wärmetauscher 60 zum Heizungsnetz ¹JO zurückführende Leitung 62 ist ein Rückschlagventil 66 eingebaut, über welches sich in der Grundstellung des Dreiwegeventils 65 ein Überdruck im Wärmetauscher 60 in das Heizungsnetz abbauen kann, und welches danach ein Rückströmen von Heizungswasser in den Wärmetauscher 6ü verhindert.

Nach Ansprechen des Dreiwegeventils 65 geht die Heizung auf verdampfungslosen Wärmetauschbetrieb über, wobei die Regeleinrichtung über das Regelventil 28 die Leistung des Brenners 26 erheblich steigert. Das Heizwasser zirkuliert jetzt durch den Wärmetauscher 60, wogegen der Heizwasserdurchlauf durch die Wärmeübertrager 50 und 52 unterbrochen ist. Im Wärmetauscher 60 wird das Keizwasser direkt erwärmt und über dieses die zugeführte Wärmeenergie aus dem Austreiber 12 abgeführt. An dieser Wärmeübertragung ist weder der Kälte- noch der Lösungskreislauf beteiligt, so daß auch die Lösungspumpe 22 abgeschaltet werden kann. Steigt die Temperatur des Umweltwärmeträgers wieder so weit an, daß Wärmepumpenbetrieb möglich ist, wird der Wärmetauscher 60 im Austreiber 12 über das Dreiwegeventil 65 abgeschaltet, der Heizwasserdurchfluß durch die Wärmetauscher 50 und 52 freigegeben, die Heizleistung zurückgestellt und die Lösungspumpe wieder in Betrieb genommen. Durch den Temperaturanstieg im Austreiber 12 verdampft das noch im Wärmetauscher 60 vorhandene Heizwasser und gelangt über das Rückschlagventil 66 in das Heizungsnetz kO. Durch das Rückschlagventil 66 wird anschließend das Rückströmen von Heizwasser in den Wärmetauscher 60 verhindert .

Zur Vermeidung der durch die Wasserverdampfung gegebenen-

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falls entstehenden Probleme kann der Wärmetauscher 60 auch außerhalb des Austreibers 12 angeordnet und über einen z.B. mit Öl gefüllten Zwischenkreislauf vom Brenner 26 beheizt sein. In manchen Fällen kann es auch zweck mäßig oder notwendig sein, die Verbrennungsgasführung im Austreiber 12 je nach Betriebsart der Heizung gezielt auf bestimmte Wärmeübertragungsflachen zu lenken bzw. den Brenner 26 aus einzeln steuerbaren Teilaggregaten zusammenzusetzen, welche für sich entweder dem Lösungsmittel im Austreiber oder dem Wärmeübertrager 60 zugeordnet sind.

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Claims

23.10.1979 Ki/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

IJ Bivalente Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe, deren Kältekreislauf über Wärmetauscher im Verflüssiger und Absorber mit einem Heizkreislauf gekoppelt ist, und mit einer den Brenner der Wärmepumpe einbeziehenden Einrichtung zur Durchführung eines verdampfungslosen Wärmetauschbetriebs, der mit erhöhter Brennerleistung wirksam ist, sobald und solange die Außentemperatur bzw. die Temperatur eines anderen Umweltwärmeträgers einen vorgegebenen Wert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brenner (26) der Wärmepumpe (10) ein vom Heizwasser durchflossener Wärmetauscher (60) zugeordnet ist, der im verdampfungslosen Wärmetauschbetrieb vom Brenner ohne Zwischenschaltung des Kältekreislaufs beheizt und anstelle der Wärmetauscher (50, 52) im Absorber (14) und Verflüssiger (32) in das Heizungsnetz (40) eingeschaltet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brenner (26) der Wärmepumpe zugeordnete Wärmetauscher (60) parallel zur Serienschaltung der beiden

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ORIGINAL INSPECTED

Wärmetauscher (52, 50) im Verflüssiger (32) und Absorber (1*0 geschaltet ist und eine von einem Außentemperaturfühier gesteuerte Ventileinrichtung alternativ den Wärmetauscher (60) am Brenner und die beiden anderen Wärmetauscher (52, 50) in das Heizungsnetz (¹JO) einbezieht.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brenner (26) zugeordnete Wärmetauscher (60) vom Brenner direkt beheizt ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brenner (26) zugeordnete Wärmetauscher C60) im Austreiber (12) der Wärmepumpe angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Umlenken der Flammen- bzw. Verbrennungsgasführung vom Austreiber (12) auf den Wärmetauscher (60) vorgesehen sind.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Wärmetauscher (60) am Brenner in das Heizungsnetζ zurückführende Leitung (62) ein Rückschlagventil (66) eingebaut ist.

7. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß der dem Brenner zugeordnete Wärmetauscher (.603 außerhalb des Austreibers (12) angeordnet und über einen Zwischenkreislauf mit dem Austreiber gekoppelt ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zvischenkreislauf mit Öl als Wärmetransportmedium gefüllt ist.

9- Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Kit einer Pumpe im Lösungskreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß im verdampfungslosen Wärmetauschbetrieb die Pumpe (22) im Lösungskreislauf stillgesetzt ist.

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