DE3029985A1

DE3029985A1 - Heat pump in refrigeration system - has wind-driven power plant as compressor drive and control valve for flow medium proportional to compressor speed

Info

Publication number: DE3029985A1
Application number: DE19803029985
Authority: DE
Inventors: Uwe 2251 Schwabstedt Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1982-03-11

Abstract

The heat pump consists of a pipe-line circuit consisting of a compressor, condenser, and evaporator. The compressor is driven by a wind power plant. In the heat pump circuit is incorporated a valve, which changes the flow cross-section of the circulating medium either in proportion to the pressure at the compressor outlet, or in proportion to the driving speed of the compressor. The valve is pref. of a pressure-controlled expansion type, the setting force for the valve being supplied via a pressure line forming a branch-off from the compressor outlet. The expansion valve may consist of a diaphragm with a connected slider, which changes the flow cross-section for the heat pump medium according to pressure.

Description

Uwe Hansen 2251 Schwabstedt, den 04.08.1980Uwe Hansen 2251 Schwabstedt, August 4th, 1980

Am Mühlenberg 1At Mühlenberg 1

HEAT PUMP

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe, die im wesentlichen aus den über Rohrleitungen kreislaufmäßig verbundenen Bauelementen Kompressor, Verflüssiger und Verdampfer besteht.The invention relates to a heat pump, which consists essentially of the circulatory connected via pipelines Compressor, condenser and evaporator components.

Die bekannten Wärmepumpen arbeiten folgendermaßen : Mit dem Einschalten des Kompressors muß auch der Stofftransport durch den Verdampfer und den Verflüssiger in ausreichendem Maße gewährleistet sein. Nimmt der Kompressor seine Arbeit auf, fällt der Druck im Verdampfer, während der Druck im Verflüssiger steigt. Es stellen sich in dem System zwei unterschiedliche "Drücke ein, nämlich der Verdampfungsdruck und der Verflüssigungsdruck. The known heat pumps work as follows: When the compressor is switched on, the mass must also be transported be guaranteed to a sufficient extent by the evaporator and the condenser. The compressor takes on its work, the pressure in the evaporator falls, while the pressure in the condenser rises. Put it Two different "pressures" appear in the system, namely the evaporation pressure and the condensing pressure.

Da üblicherweise der Kompressor mit konstanter Drehzahl über einen Motor angetrieben wird, ist auch der Druck in dem System nahezu k-onstant. Das ist für den einwandfreien Betrieb einer Wärmepumpe auch erforderlich. Since usually the compressor with constant speed is driven by a motor, the pressure in the system is also almost constant. This is for him proper operation of a heat pump is also required.

Bei den bekannten Wärmepumpen ist das Verhältnis von aufzubringender Energie zur gewonnenen Energie unter normalen Bedingungen etwa 1:3; d.h. man gewinnt dreimal mehr Energie als man für den Antrieb des Kompressors während der Tätigkeit der Wärmepumpe benötigt.In the known heat pumps, the ratio of the energy to be applied to the energy obtained is below normal conditions about 1: 3; i.e. you gain three times more energy than you need to drive the compressor required during the operation of the heat pump.

Das Bestreben geht dahin, dieses Verhältnis noch zu verbessern, um den Abhängigkeitsgrad von den derzeit gebräuchlichen Energieträgern, wie Elektrizität, Öl, Kohle weiter zu verringern. Aber unter Anwendung der genannten konventionellen Energieträger wird immer eine Restabhängigkeit zurückbleiben.The aim is to improve this ratio even further in order to reduce the degree of dependency on the currently used ones Energy sources such as electricity, oil and coal continue to decrease. But using the above conventional energy sources will always have a residual dependency lag behind.

Aufgabe der Erfindung war es daher, neue Wege zu beschreiten, die einen von diesen Energieträgern unabhängigen Betrieb von Wärmepumpen ermöglichen.The object of the invention was therefore to break new ground that would allow operation that is independent of these energy sources of heat pumps.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Antriebsorgan für den Kompressor ein Windkraftwerk vorgesehen ist, und daß in den Kreislauf der Wärmepumpe ein Ventil eingeschlatet ist, mittels welchem der Durchlaßquerschnitt für das zirkulierende Medium entweder proportional dem jeweiligen Druck am Ausgang des Kompressors oder proportional der jeweiligen Antriebsdrehzahl des Kompressors veränderbar ist.This object is achieved according to the invention in that a wind power plant is provided as a drive element for the compressor, and that in the circuit of the heat pump a valve is included, by means of which the passage cross section for the circulating medium either proportionally to the respective pressure at the outlet of the compressor or can be changed proportionally to the respective drive speed of the compressor.

Die Umwandlung der natürlichen Energie des Windes in Nutzenergie über Windkraftwerke ist notorisch bekannt. Da jedoch die so gewonnene Nutzenergie ständig in Abhängigkeit von der Windstärke schwankt, war die Verwendung von Windkraftwerken für-den Antrieb von Wärmepumpen bisher nicht in Betracht gezogen worden, da die ständig wechselnden Windstärken entsprechend schwankende Antriebsleistungen des Kompressors und damit verbundene Druckschwankungen zur Folge haben, die den Betrieb einer Wärmepumpe von vornherein ausschließen.The conversion of the natural energy of the wind into useful energy via wind power plants is well known. However, since the useful energy obtained in this way fluctuates constantly depending on the wind strength, it was used of wind power plants for driving heat pumps has not yet been considered, since the Constantly changing wind strengths corresponding to fluctuating drive power of the compressor and related Result in pressure fluctuations that exclude the operation of a heat pump from the outset.

Erst durch die zusätzliche Maßnahme gemäß der Erfindung, daß proportional dem schwankenden Druck bzw. der Drehzahl des mittels eines Windkraftwerkes angetriebenen Kompressors der Durchlaßquerschnitt des Kreislaufes über ein Ventil verändert wird, war ein Betrieb einer Wärmepumpe möglich. Bei geringer Drehzahl des Kompressors, also auch geringerem Druck am Ausgang desselben, wird der Durchlaßquerschnitt von dem Ventil verengt und im umgekehrten Fall wird der Durchlaßquerschnitt entsprechend vergrößert, so daß in dem System trotz der schwankenden Antriebsdrehzahl und dem unterschiedlichen Druck am Ausgang des Kompressors stets ein konstanter Druck herrscht.Only by the additional measure according to the invention that proportional to the fluctuating pressure or the speed of the compressor driven by a wind power station is the flow cross-section of the circuit is changed via a valve, it was possible to operate a heat pump. At low speed of the compressor, so also lower pressure at the same outlet, the passage cross-section of the valve constricted and in the opposite case the passage cross-section is increased accordingly, so that in the system in spite of the fluctuating drive speed and the different pressure at the compressor outlet constant pressure prevails.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Ventil ein druckgesteuertes Expansionsventil vorgesehen ist, und daß die Stellkraft für das Ventil über eine vom Ausgang des Kompressors abzweigende Druckleitung diesem zugeführt wird.In an expedient embodiment of the invention, it is proposed that that a pressure-controlled expansion valve is provided as a valve, and that the actuating force for the Valve is fed to the compressor via a pressure line branching off from the outlet of the compressor.

Vorteilhafterweise besteht das druckgesteuerte Expansionsventil aus einer Membrane und einem an diese angeschlossenen Schiebe*", der in Abhängigkeit von dem Druck den Durchlaßquerschnitt für das Medium ändert.There is advantageously the pressure-controlled expansion valve from a membrane and a slide * "connected to it, which, depending on the pressure, determines the passage cross-section for the medium changes.

Die Erfindung wird anband des gezeichneten Ausführungsbeispiels erläutert. The invention is explained using the illustrated embodiment.

3Ü299853Ü29985

Die Zeichnung stellt ein Prinzipblockschaltbild einer Wärmepumpe gemäß der Erfindung dar. Darin ist mit 1 der von dem Windkraftwerk 2 angetriebene Kompressor, mit 3 der Verflüssiger, mit 4 das Ventil und mit 5 der Verdampfer bezeichnet. Kompressor 1, Verflüssiger 3, Ventil 4 und Verdampfer 5 sind untereinander mit Rohrleitungen 6 verbunden, in denen das Medium kreislaufmäßig umgewälzt wird. Das Ventil 4, hier als druckgesteuertes Expansionsventil ausgeführt, besteht aus der Membrane 7 und einem an diese angeschlossenen Schieber 8, Über die Druckleitung 9 wirkt der jeweilige Kompressordruck auf die Membrane 7 ein, über die der Schieber 8 mehr oder weniger stark den Durchlaßquerschnitt 10 des Kreislaufes an dieser Stelle verengt, und den Druck in dem System dadurch annähernd konstant hält.The drawing represents a principle block diagram of a Heat pump according to the invention. Therein, with 1, the compressor driven by the wind power station 2, 3 denotes the condenser, 4 denotes the valve and 5 denotes the evaporator. Compressor 1, condenser 3, Valve 4 and evaporator 5 are connected to one another by pipes 6 in which the medium circulates is circulated. The valve 4, designed here as a pressure-controlled expansion valve, consists of the Membrane 7 and a slide 8 connected to it, The respective compressor pressure acts on the membrane 7 via the pressure line 9, via which the slide 8 more or less narrowed the passage cross section 10 of the circuit at this point, and the pressure in keeps the system more or less constant.

Analog hi.erzu arbeitet ein Ventil 4 in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl des Kompressors 1 mit dem Unterschied, daß die Stellkraft für den Schieber 8 aus dieser abgeleitet wird, und über geeignte Übertragungsmittel zur Betätigung des Schiebers 8 verwendet wird.Analogously to this, a valve 4 works as a function of the respective speed of the compressor 1 with the difference that the actuating force for the slide 8 is derived from this, and via suitable transmission means is used to operate the slide 8.

-Ve--Ve-

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Claims

Uwe Hansen 2251 Schwabstedt, O4.:8.193ü

At Mühlenberg 1

PATENT CLAIMS

.) Heat pump, which consists essentially of the components of the compressor, condenser and evaporator connected in a circuit via pipelines, characterized in that a wind power plant (2) is provided as the drive element for the compressor (1), and that a valve in the circuit of the heat pump (4) is switched on, by means of which the passage cross section (10) for the circulating medium is variable either proportionally to the respective pressure at the outlet of the compressor (1) or proportionally to the respective drive speed of the compressor (1).

2. Heat pump according to claim 1, characterized in that a pressure-controlled expansion valve is provided as the valve (4), and that the actuating force for the valve (4) via a pressure line (9) branching off from the outlet of the compressor (1) is supplied to it.

3. Heat pump according to claim 2, characterized in that the pressure-controlled expansion valve consists of a membrane (7) and a slide (8) connected to it, which changes the passage cross-section (10) for the medium as a function of the pressure.