DE3045124A1

DE3045124A1 - Kompressionsheizung

Info

Publication number: DE3045124A1
Application number: DE19803045124
Authority: DE
Inventors: Ludwig Ing.(Grad.) 8751 Kleinwallstadt Jakob
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-11-29
Filing date: 1980-11-29
Publication date: 1982-07-01

Description

Bezeichnung: Kompressionsheizung
Kompressionsheizung Blatt 1 von 5 Die Erfindung betrifft eine energiesparende Heizug im Niedertemperaturbereich, wie sie besonders für Wohnraum- und Arbeitsplatzbeheizung benötigt wird. Ziel ist dabei eine möglichst hohe Ausbeute an Wärmeenergie bei möglichst geringem iinsit:z an Primärenergie oder elektrischem Strom. Dabei sollen all gemein verfügbare Energien eingesetzt werden. Ähnlich wie bei Wärmepumpenheizungen ist es bei der erfindungsgemäßen Heizung erforderlich, der Umwelt Wärmeenergie zu entziehen. Dabei ie.t ein Medium zu bevorzugen, welches problemlos und in ausreichender enge zu Verfügung steht. Allgemein bekannt ind Wärmepumpenhizungen, welche die Wärmeenergie, z.B. von Grundwasser, überflächenwasser, Erdreich, Luft o.ä. auf ein höheres Niveau anheben und damit eine Energieausbeute ermöglichen, die über der eingesetzten Energie liegt. Weiter bekannt sind Sonnenkollektoren- und Absorberheizungen, die im wesentlichen Strahlungsenergie aufnehmen und zur Heizung verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine zusätzliche Möglichkeit zu bieten, die in Teilbereichen gegenüber den bekannten llcizungen Vorteile bietet.
Erfindungsgemäß ist dies zu erreichen, wenn durch einen Motor (z.B.
Verbrennungs- oder Elektromotor) ein Verdichter angetrieben wird, welcher Umgebungsluft ansaugt und adiabatisch a(lf einen höheren Druck verdichtet. Durch diese Verdichtung erhöht sich die Temperatur der Luft soweit, daß sie über einen Wärmetauscher (z.B. Luft/Wasser) Wärmeenergie an ein Heizmedium abgeben kann. Nach dem Wärmetuscher besitzt die komprimierte Luft noch den gleichen Druck wie vorher, jedoch geringere Temperatur und geringeres Volumen. Im einfachsten Fall kann diese Luft direkt in die Atmosphäre abgeblasen werden. Die Temperatur sinkt dabei unter die Umgebungstemperatur ab.
Der Temperaturdifferenz zwischen Ansaugen und Abblasen entspricht ein Energiegewinn, welcher als Heizenergie zusätzlich zur eingesetzten Energie zur Verfügung steht. Die eingesetzte Energie tritt fast ausschließlich als Verlustwärme auf und kann dem Heizkreislauf direkt oder über die anzusaugende Luft zugeführt werden.
Weiter verbessern läßt sich das System, wenn die komprimierte Luft nach dem Wärmetauscher nicht direkt abgeblasen wird, sondern über einen Gasmotor zur Erzeugung mechanischer Energie verwendet wird, welche so auf den Verdichter geschaltet wird, daß sie den Antriebsmotor entlastet. Dadurch sinkt der Energieeinsatz im Antriebsmotor und der Gesamtwirkungsgrad erhöht sich.
Die zusätzliche Energie wird nach diesem Heizsystem der Umgebungsluft entzogen. Gegenüber Wärmepumpenheizungen 1 st ein höheres Temperaturgefälle möglich. Dies ist gleichbedeutend mit einer geringeren erforderlichen Luftmenge. Trotz in der Regel unbegrenzt zur Verfügung steluellder Luftmenge ist dies von Vorteil; es entstehen geringere Ansaug- und Ausblasgeräusche, bzw. die entstehenden Geräusche können einfacher gedämpft werden. Wegen des meist geringen Wirkungsgrades bei der Stromer::ellgllng wäre bezüglich des Primär-Energieeinsatzes als Antrieb ein Verbrennungsmotor (Gas- oder Dieselmotor) zu bevorzugen.
Dagegen sprechen jedoch die höheren Kosten, die höhere Störanfälligkeit und der Wartungsaufwand.
Tendenziell ergeben sich höhere Wirkungsgrade bei sinkender Druckdifferenz, jedoch sinkt dann auch das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle, so daß bei der Dimensionierung im wesentlichen Wirkungsgrad, Temperaturgefälle. Luftmenge und Herstellkosten ausschlaggebend sein werden. Eine vorteilhafte Anordnung wird bei Aufbau als Einwellenmaschine erreicht.
Weitere Wirkungsgradverbesserungen sind möglich, wenn Verdichter, Gasmotor oder eine Getriebeübersetzung zwischen beiden regelbar ausgeführt werden, aus Wärmebedarf und Temperatur der Umgebungsluft eine optimale Druckdifferenz ermittelt wird und danach Verdichter oder Gasmotor oder Übersetzung eingestellt werden.
Eine Möglichkeit der Leistungsregelung ergibt sich durch die Drehzahländerung des Antriebsmotors oder eine Zweipunktregelung (Ein- und Ausschalten).
Gegenüber der Wärmepumpenheizung ermöglicht diese Erfindung ein höheres Temperaturgefälle zwischen Frisch- und Abluft. Dies ermöglicht tiefere Ablufttemperaturen und damit den wirtschaftlichen Betrieb der Anlage auch noch bei relativ tiefen Außentemperaturen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand einer sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Darüber hinaus ist auf ein beigefügtes Diagramm des Gasprozesses Bezug genommen.
Der Motor (A) treibt über eine Kupplung oder ein Getriebe den Verdichter (B). Dieser verdichtet adiabatisch Friseitluft vom Zustand (1) (Umgebungsdruck, Umgebungstemperatur) auf Zustand (2) mi erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Die Luft vom Zustand (2) strömt in den Wärmetauscher (B), (z.B. Gegenstromwärmetauscher, Luft/Wasser) und gibt dort Wärme an das Wärmeträgermedium (z.B.
Wasser) ab. Dabei kühlt sich die Luft entlang einer isobare beigleichzeitiger Verringerung des Volumens ab auf den Zustand (3).
Gleichzeitig wird das Wärmeträgermedium erwärmt vom Zustand (5) auf Zustand (6). Die Luft mit Zustand (3) strömt in einen Gasmotor (D).
In diesem entspannt sich die Luft adiabatisch auf den Zustand (4) (Umgebungsdruck, Temperatur unter Umgebungstemperatur) . Dabei wird im Gasmotor (D) mechanische Arbeit frei, die mit der Arbeitd des Antriebsmotors (A) um Antrieb des Verdichters (B) verwendet wird.
Eine einfachere Anlage wird möglich, wenn die Luft vom Zustand (3) direkt durch eine Düse ins Freie geblasen wird. Dies führt allerdings auch zu einem geringercn Wirkungsgrad, d die in dr 1,uPt des Zustandes (3) noch vorhandene nutzbare Energie verloren geht.
Leerseite

Claims

Patentanspruche: 1. Heizungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Antriebsmotor (A) getriebener Verdichter (fl) Umgebungsluft vom Zustand (1) in Zustand (2) verdichtet und damit die Temperatur anhebt und dieser Luft erhöhter Temperatur durch Wärmetauscher (C) bis auf Zustand (3) Wärme entzogen und dem Heizkreislauf zugeführt wird.
2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit Zustand (3) einen Gasmotor (D) antreibt und dieser über Kupplung oder Getriebe den Verdichter (B) mit antreibt.
3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustwärme von Motor und Verdichter durch die Frischluft aufgenommen wird und mit ihr in den Verdichter (B) eingesaugt wird.
4. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustwärme von Motor (A) und Verdichter (B) direkt durch das Heizmedium dem Heizkreislauf zugeführt wird.
5. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Motor (A) und Verdichter (B) sowie Wärmetauscher (C) getrennt wärmeisoliert sind, der Gasmotor (D) jedoch unisoliert von Frischluft umgeben ist.
6. Heizungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft des Zustandes (4) zur Kühlung z.B. ei.ncs andercn Raumes weiter verwendet wird.
7. Heizungsanlagc nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsmotor (A) drehzahlregelbar ist.
8. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß Verdichter (B), Gasmotor (D) oder eine Getriebeübersetzung zwischen beiden regelbar ist.