DE3018705A1 - Waermepumpe mit einem rauchgas erzeugenden brenner - Google Patents

Description

A K * I E N G E S E ί L £ C H A F T

3180 Wolfsburg

- 2 K 2900/1702-pt-hu-sa 13. Mao 1980

Wärmepumpe mit einem Rauchgase erzeugenden Erenner

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs .

In dieser Weise auch die Kondensationswärme der Rauchgase ausnutzende Wärmepumpen sind sowohl als Kompressionswärmepumpen als auch als Absorberwärmepumpen beispielsweise aus der DE-OS 26 47 216, F24J 3/04, in der Weise bekannt, daß die auch nach Durchsetzen eires Wärmetauschers in der Vorlaufleitung von Heizwasser noch heißen Rauchgase gemischt werden mit Zuluft, die das gasförmige wärmeabgebende Medium darstellt. In dem Mischventil und im Verdampfer für das Kältemittel erfolgt dann die Taupunkt-Unterschreitung, so daß die Kondensationswärme dort frei und an die beigemischte Zuluft sowie das Kältemittel abgegeben wird. Das anfallende Kondensat wird abgeleitet und aufgefangen.

Auch bei der Wärmepumpe nach der DE-OS 27 28 722, F24J 3/04, erfolgt eine Ausnutzung der Kondensationswärme, wobei die Anordnung wiederum so getroffen ist, daß die Zumischung von Luft zu den Rauchgasen in Strömungsrichtung vor dem Eintritt in den Verdampfer erfolgt. Auch hier ist eine pfannenartige Auffangvorrichtung für das Kondensat unterhalb des Verdampfers vorgesehen. In Abweichung von der oben beschriebenen bekannten Konstruktion fehlt diesem Stand der Technik jedoch ein dem Verdampfer vorgeschalteter

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Rauchgas-Heizwasser-Wärmetauscher.

Diesen bekannten Wärmepumpen ist gemeinsam der Nachteil, daß wegen des relativ hohen Feuchtigkeitsgehalts der Rauchgas-Zuluft-Mischung bereits bei relativ hohen Temperaturen, etwa bei 8° C, eine Vereisung des Verdampfers auftreten kann, die den Betrieb der Wärmepumpe zumindest stark beeinträchtigen würde.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß unter Beibehalt der vorteilhaften Ausnutzung der Kondensationswärme des Rauchgases für den Wärmepumpenprozeß die Gefahr einer frühen Vereisung des Verdampfers vermieden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe^vist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs.

Bei der Erfindung wird der Ort der Gewinnung und gegebenenfalls übertragung der Kondensationswärme aus den Rauchgasen also in einen dem Verdampfer vorgeschalteten Rauchgas-Zuluft-Wärmetauscher verlegt, wenn man die bevorzugte Ausführungsform, nämlich die Verwendung von Zuluft als gasförmiges wärmeabgebendes Medium, betrachtet. Die Kondensationswärme der Rauchgase wird demgemäß durch indirekten Wärmetausch an die Zuluft abgegeben, und das Abgas wird erst nach der dadurch erfolgten Entfeuchtung zur Zuluft zugemischt, wodurch ein weiteres Anheben der Zulufttemperatur und durch höhere Verdampfungstemperatüren eine allgemeine Prozeßverbesserung erfolgen. Wie sich gezeigt hat, ist das erfindungsgemäße Vorsehen eines Rauchgas-Zuluft-Wärmetauschers in Strömungsrichtung vor dem Verdichter auch insofern vorteilhaft, als bei der bekannten unmittelbaren Zumischung von Rauchgasen zur Zuluft die Kondensation im Gegensatz zur Erfindung nur in begrenztem Maße stattfindet. Eine möglichst vollständige Kondensation wirkt sich aber wiederum günstig auf die Herabsetzung der zur Vereisung führenden Außentemperatur aus.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmepumpe wird im folgenden anhand der Figur erläutert.

In der Figur sind die Leitungen bzw. Kreisläufe für die verschiedenen Medien wie folgt gekennzeichnet:

Das gasförmige Kältemittel, beispielsweise NEL, ist durch zwei parallele Linien angedeutet; die flüssige Phase dieses Kältemittels ist durch eine ausgezogene Linie dargestellt. Ist diese eine Linie mit Punkten versehen, so handelt es sich um eine Leitung für arme Lösung; eine strichpunktierte Leitung bedeutet eine solche für reiche Lösung. Eine weit unterbrochene Linie deutet eine Heizwasserleitung an, eine eng unterbrochene Linie eine Luftleitung.

Der grundsätzliche Aufbau der in der Figur dargestellten Absorber-Wärmepumpe ist an sich bekannt. Der hier den rauchgaserzeugenden Kessel darstellende Austreiber 1 liefert gasförmiges Kältemittel an den Kondensator 2, in dem die auftretende Kondensationswärme an den Heizwasserkreislauf beispielsweise für eine Gebäudeheizung abgegeben wird; in diesem Kreislauf liegt zugleich der Wärmetauscher 3, der den Dephlegmator darstellt.

Das im Kondensator 2 verflüssigte Kältemittel gelangt über den Kältetauscher in den Verdampfer 5, der als wesentliche Bestandteile das Ventil 6 und den Wärmetauscher 7 enthält. Hinter dem Ventil 6 erfolgt eine Entspannung des zugeführten flüssigen Kältemittels beispielsweise von etwa 18 bar auf etwa 2 bar. Im Wärmetauscher 7 erfolgt unter anderem durch Wärmeentnahme aus zugeführter Zuluft 8 eine Wärmezufuhr, so daß das Kältemittel gasförmig mit einer Temperatur von etwa -5 bis -10 C in den Kältetauscher und mit etwa 7 bis 20 C in den Absorber 9 gelangt. Dem Absorber 9 wird aus dem Austreiber 1 über den Wärmetauscher 10 und das Druckminderventil 11 arme Lösung zugeführt, wobei das Ventil 11 eine Druckverringerung von beispielsweise etwa 18 bar auf etwa 2 bar vornimmt, und über die Pumpe 12 sowie den erwähnten Wärmetauscher 10 liefert der Absorber reiche '.

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Lösung in den Austreiber 1. Die bei der Absorption anfallende Wärme wird von dem die Schlange 13 im Absorber 9 durchfließenden Heizwasser aufgenommen.

Im Rahmen der Erfindung von besonderer Bedeutung ist nun die Führung der Rauchgase; die entsprechenden Leitungen sind durch ausgezogene Linien mit zwei schrägverlaufenden Querstrichen gekennzeichnet. Nach Verlassen des Austreibers 1 durchsetzen sie zunächst den Rauchgas-Heizwasser-Wärmetauscher 14, so daß das aus der Wendel 13 im Absorber 9 kommende Wasser stark aufgeheizt wird, und gelangen dann zu dem Rauchgas-Zuluft-Wärmetauscher In diesem Wärmetauscher geben sie also Wärme, und zwar vor allem Kondensationswärme, an die Zuluft 8 ab, bevor sie bei 16 mit der Zuluft gemischt und dann dem Verdampfer 5 zugeführt werden. Die Mittel zum Auffangen und Ableiten des Kondensats sind, da jedem Techniker geläufig, zeichnerisch nicht dargestellt.

Wesentlich für die Erfindung ist also die Kondensation des Wassers in den Rauchgasen in dem Wärmetauscher 15, d.h. vor der Vermischung von Rauchgasen und Zuluft an der Stelle 16 und damit auch vor dem Eintritt der Rauchgase in den Verdampfer 5. Damit erfolgt eine doppelte Ausnutzung des Wärmeinhalts der Rauchgase, nämlich zunächst in dem Rauchgas-Heizwasser-Wärmetauscher und dann in dem Rauchgas-Zuluft-Wärmetauscher 15, wobei die Gefahr einer Vereisung im Bereich des Verdampfers 5 zumindest bei den üblichen auftretenden Temperaturen vermieden ist.

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Claims (2)

1. VOLK. SWAGENWERK

   AKfIEKC-ESELtSCHAFI

   3180 Wolfsburg

   K 2900/1702-pt-hu-sa 13. Mai 1980

   Patentansprüche

   Γ 1 Ϊ) Wärmepumpe mit einem Rauchgase erzeugenden Brenner, die nach Mischung mit einem gasförmigen warmeabgebenden Medium einen Verdampfer für ein Kältemittel durchsetzen, wobei eine Abkühlung der Rauchgase unter den Taupunkt des in ihnen enthaltenen Wassers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase vor ihrer Mischung mit dem gasförmigen wärmeabgebenden Medium (Zuluft 8) einen Wärmetauscher (15) für dieses durchsetzen, in dem die Taupunkt-Unterschreitung erfolgt.
2. 2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase einen Wärmetauscher (14) in der Vorlaufleitung eines Wärmeträgermediums durchsetzen.

   130048/0089 BAD ORIGINAU