DE3113063A1

DE3113063A1 - Vorrichtung zur erhoehung der temperatur eines waermetraegers auf der grundlage von absorption und austreibung, verdampfung und verfluessigung eines kaeltemittels

Info

Publication number: DE3113063A1
Application number: DE19813113063
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. 7015 Korntal-Münchingen Zerweck
Original assignee: Duerr Innovation GmbH
Current assignee: Duerr Innovation GmbH
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1981-04-01
Publication date: 1982-10-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur eines Wärmeträgers auf der Grundlage von Absorption und Austreibung, Verdampfung und Verflüssigung eines Kältemittels, insbesondere Absorptionswärmepumpe oder Wärmetransformator, mit einer Vielzahl von Wärmeübergangszonen zwischen den einzelnen Bereichen des Kältemittelkreises.

Als Beispiel für Vorrichtungen, die auf der Grundlage von Absorption und Austreibung eines Kältemittels arbeiten, sind insbesondere Absorptionskältemaschinen und Absorptionswärmepumpen zu nennen. Zu der Kategorie derartiger Vorrichtungen gehört aber auch der sogenannte Wärmetransformator, dessen Aufbau und Wirkungsweise weiter unten noch näher erläutert sind.

Die folgenden Ausführungen seien zunächst der allgemeinen Problematik im Zusammenhang mit Absorptionswärmepumpen gewidmet.

Die Entwicklung von Absorptionswärmepumpen beruht weitgehend auf dem hochentwickelten Stand der Technik von Absorptionskälteanlagen . Es wird diesbezüglich verwiesen auf W. Niebergall, "Sorptionskältemaschinen (Band 7 des Handbuchs der Kältetechnik, herausgegeben von R. Plank)"

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei im folgenden die Wirkungsweise einer kontinuierlich arbeitenden Absorptionswärmepumpe beschrieben:

Das gasförmige heisse Kältemittel wird unter hohem Druck in einem Kondensor verflüssigt und gibt dabei seine Kondensationswärme als Nutzwärme ab. Nach im wesentlichen isen-

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thalper Entspannung durch ein Drosselventil wird das Kältemittel durch Aufnahme von Umgcbunqswärme bei tiefer Temperatur verdampft und gelangt anschl iessond in einen Absorber. Dort löst es sich - wiederum unter Abgabe von Nutzwärme - in einem meist flüssigen, Absorptionsmittel. Die mit Kältemittel angereicherte Lösung wird durch eine Lösungsmittelpumpe, welche wegen der geringen Kompressibilitä¥°Flüssigkeiten nur wenig Leistung benötigt, auf ein hohes Druckniveau gebracht und in einen Austreiber (auch Kocher genannt) gepumpt. Durch Zufuhr von Wärme wird dort das Kältemittel aus der Lösung ausgetrieben und gelangt als heisses Gas in den Kondensor. Die an Kältemittel arme Lösung strömt durch ein Drosselventil zurück zum Absorber.

Um Irreversibilitäten möglichst klein zu halten, muss noch für "inneren Wärmetausch" gesorgt werden. Dies wird im allgemeinen durch zwei Wärmetauscher realisiert, von denen der eine, Nachverdampfer oder Nachkühler genannt, Wärme vom in-den Verdampfer einströmenden flüssigen auf das ausströmende gasförmige Kältemittel überträgt, während der zweite Wärmetauscher, Temperaturwechsler genannt, im Lösungskreislauf Wärme von der armen in die reiche Lösung überführt.

Neben wenigen technischen Problemen (z.B. Lösungspumpe) sind es hauptsächlich wirtschaftliche Argumente, die der Einführung der Absorptionswärmepumpe bisher im Wege ntoheii. Vor allem die grosse Zahl notwendiger Komponenten verursacht hohe Anlagekosten, die sich durch die möglichen Einsparungen an Primärenergie erst nach vielen Jahren, bei Berücksichtigung eines hohen Zinsniveaus unter Umständen überhaupt nicht, bezahlt machen. Auch jede im Prinzip mögliche Erhöhung des Wärmeverhältnisses (durch

zusätzlicher innerer Wärmetausch, Lösungsrückführung, Rauchgasabkühlung und dgl. mehr) muss mit zusätzlichen Komponenten bezahlt werden und ist deshalb meist unrentabel.

Selbst wenn die Wirtschaftlichkeit (etwa durch Weitersteigen der Primärenergiepreise) erreicht würde, wäre die bisher vorwiegend angestrebte Gasabsorptionswärmepumpe noch kein allgemein geeigneter Ersatz für die weit verbreiteten ölkesselheizungen (nur eine beschränkte Zahl von Haushaltungen und Betrieben ist an ein Gasnetz angeschlossen). Aus Gründen der Technik und Struktur von Erdölraffinerien (gekoppelte Produktion von Benzin und Heizöl) kann es nicht mittelfristiges Ziel einer neuen Heizungstechnologie sein, Heizöl vollständig durch Erdgas zu ersetzen, selbst wenn dieses sehr viel besser als früher ausgenutzt würde. In grösserem Umfang werden sich Absorptionswärmepumpen deshalb erst durchsetzen können, wenn sie auch mit regelbaren ölbrennern angeboten werden.

Bei einem Einsatz von regelbaren ölbrennern in Absorptionswärmepumpen hätte man - im Vergleich mit einem Einsatz in herkömmlichen Kesselanlagen - den wesentlichen Vorteil, dass die im Rauchgas des Brenners enthaltende fühlbare und latente Wärme bis herunter zur Aussentemperatur leichter nutzbar gemacht werden könnte. Jedoch haben der Anwendung von ölbrennern bei Absorptionswärmepumpen bisher unüberwindlich scheinende Korrosionsprobleme entgegengestanden, wobei hier in erster Linie der Schwefeldioxidgehalt in den Abgasen des ölbrenners zu erwähnen ist.

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Ein weiteres wesentliches Problem bei Absorptionswärmepumpen liegt in der Vielzahl der erforderlichen Wärmeübergangsvorgänge zwischen verschiedenen Abschnitten des Wärmepuxnpenkreislaufs. Naturgemäss hängt der gesamte Wirkungsgrad der Absorptionswärmepumpe entscheidend von einem möglichst verlustarmen Ablauf dieser Wärmeübergangsvorgänge ab.

Eine genaue Betrachtung der diesbezüglichen Verhältnisse bei Absorptionswärmepumpen zeigt, dass der überwiegende Teil der grossen Zahl notwendiger Komponenten verschieden aufgebaute Wärmetauscher sind. Schon in der einfachsten Bauart, der einkreisigen Absorptionswärmepumpe mit Nachverdampfer und Temperaturwechsler, benötigt man sechs Wärmetauscher, vier davon für Leistungen, die höher als die halbe Nennheizleistung sind. Jede an sich mögliche und erwünschte Verbesserung des Wärmeverhältnisses (Lösungsrückführung, Rauchgasabkühlung usw.) erfordert weitere Wärmetauscher.

Die im vorstehenden geschilderten Hemmnisse bei der praktischen Verwirklichung von Absorptionswärmepumpen gelten im Prin zip auch bei einer anderen Art von auf der Basis der Absorptios und Austreibung eires Kältemittels arbeitenden Vorrichtungen zu: Erhaltung der Temperatur eines Wärmeträgers, nämlich dem sogenannten Wärmetransformator. Von einem Wärmetransformator spricht man dann, wenn in einer Absorptionswärmepumpe sämtliche Stoff- und Wärmeströme umgekehrt werden. Der Wärmetransformator spaltet Wärme, die bei einem mittleren Temperaturniveau zugeführt wird, in zwei Wärmeströme auf, von denen einer bei hoher, der andere bei tiefer Temperatur abgegeben wird. (Zahlenbeispiel: Zufuhr von 10 kW bei 60⁰C kann etwa 5 kW Nutzwärme bei 100⁰C ergeben, die restlichen 5 kW werden mit 25⁰C an die Umgebung abgegeben). Der apparative Unterschied zwischen Absorptionswärmepumpe und Wärmetransformator besteht im wesentlichen nur darin, dass die Hoch- und Niederdruckseiten gegenüber den Verhältnissen bei einer Absorptionswärmepumpe gegeneinander vertauscht sind (Kondensator/Verdampfer, Austreiber/Absorber) . Wo bei der Absorptionswärmepumpe Drosseln sind, müssen beim Wärmetransformator Pumpen eingesetzt werden; wo bei der Absorptionswärmepumpe die Lösungspumoe ist, benötigt man beim Wärmetransformator eine Drossel. Die inneren Wärmetauscher bleiben indessen dieselben, auch die Wärmetauscher in den bisherigen Komponenten Absorber (beim Wärmetransformator Austreiber), Kondensor und Verdampfer, wenn auch jetzt mit umgekehrten Wärmeströmen. Statt, des Brenners/Rauchgaswärmetauschers erfordert der Wärmetransformator einen Hochtemperaturwärmetauscher, um die Nutzwärme zu entnehmen. (z.B. ausgebildet als Dampferzeuger) .

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Hinsichtlich des bekannten Standes der Technik wird im übrigen verwiesen auf die Schrift der Gesellschaft für Systemtechnik mbH, Kurzbericht "Wärmetransformator", gefördert vom Bundesminister für Forschung und Technologie (Projekt Nr. ET 5158 A).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur eines Wärmeträgers der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, dass die zahlreichen. Wärmetauschvorgänge unter Berücksichtigung des jeweils optimalen Wirkungsgrades wesentlich vereinfacht werden, und zwar dergestalt, dass eine wirtschaftliefe vertretbare parktische Verwirklichung derartiger Vorrichtungen, insbesondere Absorptionswärmepumpen, möglich wird.

Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mehrere Wärmeübergangszonen in einem als Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscherblock zusammengefasst sind. Dies bedeutet praktisch, dass man die gesamte Vorrichtung, z.B. die gesamte Absorptionswärmepumpe» als einen einzigen Rekuperationswärmetauscher (oder eine sehr kleine Zahl von Rekuperationswärmetauschern aufbaut, anstatt - wie bisher - jeden einzelnen Wärmetauscher für den jeweiligen Zweck zu optimieren und so einen komplizierten Aufbau aus vielen verschiedenen Komponenten zu erhalten.

Der einzige Wärmetauscherblock bzw. die wenigen Wärmetauscherblöcke lassen sich relativ einfach aus einem relativ gut wärmeleitfähigen und gleichzeitig korrosionsbeständigen Material, z.B. einem entsprechenden Metall oder Metall-Legierung oder einem geeigneten keramischen Material, z.B. Siliziumnitrit, herstellen. Hierdurch wird

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es vorteilhaft erleichtert, bei Absorptionswärmepumpen regelbare Öl-Bronner zum Einsatz zu bringen.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind aus den Unteransprüchen sowie - anhand von Ausführungsbeispielen - aus der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer

einstufigen Absorptionswärmepumpe, in schematischer Dar^· stellung als Blockschaltbild,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer

einstufigen Absorptionswärmepumpe (entsprechend Fig. 1), aufgebaut aus zwei Plattenwärmetauscherblöcken (schematische Darstellung),

Fig. 3 eine andere Ausführungsform

einer einstufigen Absorptionswärmepumpe (entsprechend Fig. 1), aufgebaut aus einem einzigen Plattenwärmetauscher lock (schematische Darstellung) und

Fig. 4 eine Ausführungsform eines aus

keramischem Material bestehenden Plattenwärmetauschers, wie er z.B. bei der Ausführungsform nach Fig. 2 zur Anwendung kommen kann, in perspektivischer Darstellung.

Die Absorptionswärmepumpe nach Fig. 1-3 besteht auf der Antriebsseite aus einem Absorber 10 und einem Austreiber 11, die durch zwei Flüssigkeitsleitungen 12, 13 miteinander verbunden sind. Auf der Käl-teseite weist die Absorptionswärmepumpe nach Fig. 1-3 einen Kondensor und einen Verdampfer 15 auf> welche durch eine weitere Flüssigkeitsleitung 16 über eine Drossel 33 miteinander in Verbindung stehen. Der Antriebsteil 10, 11 ist mit dem Kälteteil 14, 15 durch zwei Kältemitteldampfleitungen 17, 18 verbunden, wobei die eine Dampfleitung den Austreiber 11 mit dem Kondensor 14 verbindet und sich die zweite Dampfledtung 18 zwischen Verdampfer 15 und Absorber 10 erstreckt. Die Strömungsrichtung des,Kältemittels in dem durch die Wärmepumpe verkörperten thermodynamischen Kreisprozess ist durch Pfeile in den Verbindungsleitungen 12, 13 und 16 - 18 verdeutlicht.

Neben den Grundkomponenten Absorber 10, Austreiber 11, Kondensor 14 und Verdampfer 15 weist die Absorptionswärmepumpe nach Fig. 1-3 noch weitere Komponenten auf, die die Aufgabe haben, das Wärmeverhältnis der Absorptionswärmepumpe insgesamt zu verbessern. Es sind dies ein Nachverdampfer 19, ein sogenannter Temperaturwechsler im Lösungkreis 12, 13, eine Lösungsrückführung 21 im Absorber 10, eine Lösungsrückführung 22 im Austreiber

ein
und Wärmetauscher 23 zur Rauchgasabkühlung.

Die Absorptionswärmepumpe nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 und arbeitet nun wie folgt. Im Absorber 10 befindet sich eine aus einem Lösungsmittel (z.B. Wasser) und einem darin gelösten Kältemittel (z.B. NH₃) bestehende Lösung. Die Lösung wird mittels einer Lösungspumpe 24 durch die Lei tuna 12 in den Austreiber 11 gepumpt. Bevor die an gelöstem

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Kältemittel reiche Lösung in den Austreiber 11 gelangt, findet im Temperaturwechsler 20 ein Wärmetausch mit der vom Austreiber 11 durch die Leitung 13 zum Absorber 10

an
zurückströmenden Kältemittel armen Lösung statt. Dem Austreiber 11 wird durch einen - vorzugsweisen regelbaren Öl-Brenner 25 Wärme zugeführt. Hierdurch wird ein Austritt gasförmigen Kältemittels aus dem im Austreiber 11 befindlichen Kältemittel-Lösungsmittel-Gemisch bewirkt. Der aus der Lösung ausgetriebene Kältemitteldampf gelangt durch die Leitung 17 in den Kondensor 14. Die bei 26 im Austreiber 11 anfallende kältemittelarme, jedoch erwärmte Lösung wird zunächst mit der übrigen Lösung inner^halb des Austreibers 11 in Wärmetausch gebracht (i".Lösungsrückführung" 22) und anschliesserid durch die Leitung 13 in den Absorber 10 zurückgeleitet. In einer Drossel entspannt sich die im Austreiber 11 unter hohem Druck stehende Lösung wieder auf den im Absorber 10 herrschenden niederen Druck (z.B. Atmosphärendruck). Die kältemittelarme Lösung kann nun im Absorber 10 wieder mit Kältemittel angereichert werden, das als Kältemitteldampf durch die Jot t'.umj 18 herangeführt wird. Hierbei wird Lösungswärme und Koiulenüationswanne des gelösten Kältemittel dampfes frei, die als Nutzwärme an einen schematisch angedeuteten und mit 28 bezifferten Heizwasserkreislauf abgegeben werden kann. Die bei 29 anfallende kältemittelreiche Lösung wird nun zunächst mit der übrigen im Absorber 10 befindlichen Lösung in Wärmetausch gebracht ("Lösungsrückführung" und anschliessend durch die Leitung 12 erneut in den Austreiber 11 gepumpt, wo der oben beschriebene Vorgang ein weiteres Mal abläuft.

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Ein zweiter, wesentlicher Nutzwärmeanfall findet am Kondensator 14 statt. Es erfolgt hier eine Kondensation des durch die Leitung 17 herangeführten Kältemitteldampfes und eine Abgabe der hierbei freiwerdenden Kondensationswärmo an einen Ileizwassorkro i.slauf 30. Eine weitere Wärmeübergabe an einen llei/.wii.'-;tjt?rkroi sl.iul ('/..B.30) erfolgt im Wärmetauscher 23, durch den mittels einer Leitung 31 das Rauchgas des Öl-Luft-Brenners 25 durchgeleitet wird. Hierbei geht im Rauchgas des Öl-Luft-Brenners 25 noch enthaltene Wärme auf das Heizwasser über; gleichzeitig wird hierdurch das Rauchgas weiter heruntergekühlt.

Am Verdampfer 15 dagegen erfolgt eine" Wärmeaufnahme in den Wärmepumpenkreislauf aus der Umgebung. Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-3 erfolgt eine mittelbare Aufnahme der Umgebungswärme über einen Solekreislauf 32. Dem Verdampfer 15 wird durch die Leitung 16 das im Kondensor 14 verflüssigte Kältemittel^zugeleitet. Vorher erfolgt eine Entspannung des Kältemittels in einer Drossel 33. Im Verdampfer 15 nimmt das entspannte und eine entsprechend niedrige Temperatur aufweisende Kältemittel die durch den Solekreislauf 32 herangeführte Umgebungswärme auf und geht dabei in den Dampfzustand über. Schliesslich verlässt der Kältemitteldampf den Verdampfer durch die Leitung 18. Er durchströmt hierbei zunächst den Nachverdampfer 19, wo ein Wärmetausch mit dem vom Kondensor 14 kommenden noch relativ warmen Kältemittel stattfindet. Schliesslich gelangt der im Nachverdampfer 19 weiter vorgewärmte Kältemitteldampf in den Absorber 10, wo der oben beschriebene Vorgang von Neuem beginnt.

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Aus Fig. 1 und den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass der Absorptidnswärmepumpenkreislauf durch eine Vielzahl von Wärmetauschvorgängen gekennzeichnet ist. Die Stationen, an denen jeweils Wärmeübergänge stattfinden, sind in Fig. 1-3 jeweils durch wellenförmige Pfeile markiert, wobei die Richtung der wellenförmigen Pfeile die jeweilige Richtung des Wärmetransports kenntlich macht.

Fig. 2 zeigt nun - ebenfalls schematisch - eine vorteilhafte Möglichkeit einer praktischen Verwirklichung des Wärmepumpensystems nach Fig. 1. Zum besseren Vergleich und aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 (wie übrigens auch in Fig. 3) die einzelnen Komponenten und Leitungen mit denselben Bezugszeichen versehen wie in FLg. 1. Konstruktiv zeichnet sich die Ausführungsform nach Fig. 2 dadurch aus, dass die gesamte Absorptionswärmepumpe aus zwei jeweils als Plattenwärmetauscher (vgl. hierzu auch Fig. 4 und zugehörige Beschreibung) ausgebildeten Wärmetauscherblöcken 34 und 35 besteht, durch die die einzelnen Abschnitte der Fluidströme in geeigneter Weise hindurchgeleitet werden. Die Wärmetauscherblöcke 34, 35 sind jeweils als in gestrichelten Linien angedeutete Rechtecke dargestellt. Danach umfasst der erste Wärmetauscherblock 34 die folgenden Wärmeübergangszonen: Brenner 25 Austreiber 11, Kondensor 14 - Heizwasser 30, Umgebung (z.B. Sole 32) - Verdampfer 15, Nachverdampfer 19, Lösungsrückführung 22 im Austreiber 11 und Rauchgasabkühlung 23, 31. Weiterhin sind die Wärmeübergangszonen "Ölverdampfung/Luftvorwärmung" 36 und "Rauchgaskondensation" zusätzlich in dem gemeinsamen Wärmetauscherblock 34 integriert. Hierbei stehen die das Rauchgas führenden parallelen Kanäle 31 des gemeinsamen Wärmetauscherblockes 34 zwecks Kondensation des Rauchgases auch im Wärmetausch

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(bei 37) mit dem Verdampfer 15 und mit dem den Verdampfer verlassenden Kältemitteldampf.

Der zweite Wärmetauscherblock 35 ist dagegen zur Zusammenfassung folgender Wärmeübergangszonen vorgesehen: Absorber 10 - Heizwasser 28, Lösungsrückführung 21 im Absorber 10 und Temperaturwechsler 20.

Fig. 2 macht deutlich, dass in jedem der beiden Wärmetauscherblöcke 34, 35 jeweils drei Fluidströme parallel zueinander angeordnet sind. Beide Wärmetauscherblöcke 34, 35 besitzen jeweils ein "hoiiir.os" und ein "kaltes" Ende. Zwischen dem kalten linde (z.B. beim Wärmetauscherblock 34 der Verdampfer 15) und dem heissen Ende (z.B. beim Wärmetauscherblock 34 der Brenner 25) sind die Wärmetauscherblöcke 34, 35 in mehrere Zonen verschiedener Temperaturbereiche eingeteilt. Manche Stoffe (z.B.· Rauchgas) durchströmen alle Zonen, andere wieder nur- einzelne Abschnitte. In manchen Zonen hat man einen Wärmetausch zwischen nur zwei Stoffströmen, in anderen Zonen zwischen drei parallel und antiparallel strömenden Fluiden. Die zu erwärmenden Fluide strömen jeweils in Richtung des warmen Endes, die wärmeabgebenden Fluide umgekehrt.

Jede Leitung in den schematischen Darstellungen der Fig. und 3 stellt einen Fluidstrom dar, der in Wirklichkeit jedoch nicht in einem einzelnen Kanal, sondern in vielen (bis zu etwa 10) Parallelkanälen strömt. Wo Phasenübergänge stattfinden (Austreiber 11, Absorber 10, Verdampfer 15 usw.), kann die innere Oberfläche durch den Einbau poröser Teile, z.B. aus Keramikmaterial, stark vergrössert werden. In Fig. 2 und 3 sind diese Phasenübergangszonen 10, 11, 14, 15 und 37 durch dicke Punkte verdeutlicht.

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Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch/ dass sämtliche Wärmeübergangszonen von einem einzigen, wiederum als Plattenwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscherblock 38 umfasst werden. Die einzelnen Komponenten und Leitungen entsprechen im übrigen der Ausführungsform nach Fig. 1 bzw. 2 und sind jeweils durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Fig. 4 ist nun eine Ausführungsform eines Gegenstrom-Plattenwärmetauscherblockes gezeigt, der aus einem keramischen Material, z.B. Siliziumnitrit, besteht. Der für drei Fluidströme geeignete Plattenwarmetauscherblock ist z.B. anwendbar für die Ausführungsform einer Absorptionswärmepumpe nach Fig. 2 und demgemäss insgesamt mit 34, 35 bezeichnet. Der Plattenwarmetauscherblock 34, 35 nach Fig. 4 besteht im wesentlichen aus einem quaderförmigen Gehäuse 39, das von mehreren parallel zueinanderliegenden, in Pfeilrichtung 40 verlaufenden Strömungskanälen 41, 42 und 43 für drei im Wärmetausch stehende Fluidströme durchsetzt ist. Die Kanäle 41, 42, 43, die jeweils sechsfach vorgesehen sind, werden in Fig. 4 an einer der beiden Stirnseiten des Gehäuses 39 sichtbar, die mit 44 beziffert ist. Im montierten Zustand des Plattenwärmetauscherblockes 34, 35 ist die Stirnseite 44 von einer ebenso wie das Gehäuse 39 aus Keramikmaterial bestehenden Platte 45 dichtend abgedeckt. Die Abdeckplatte weist sechs schlitzförmige Ausnehmungen 46 auf, die mit den Kanälen 42 im Gehäuse 39 korrespondieren. Somit vermag nur das eine, die Kanäle 42 durchströmende Fluid die Abdeckplatte 45 zu durchströmen.

Für ein zweites, die Kanäle 43 durchströmendes Fluid sind auf der Oberseite 47 des Gehäuses 39 Anzapfstellen vorgesehen. Da die Kanäle 43 in der Vertikaleerstreckung über

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die übrigen Kanäle 41, 42 nach oben hinausragen, war es lediglich erforderlich, in die Oberseite 47 des Gehäuses 39 eine Vertiefung 48 einzubringen, z.B. einzufrasen.

Eine Anzapfstelle für ein drittes Medium, d.h. für die Kanäle 41, die in der VertikalerStreckung über die übrigen Kanäle nach unten hinausragen, kann entsprechend an der Unterseite des Gehäuses 39 vorgesehen sein.

Die Kanäle 41, 43 können auf ihrer Gesaratlänge (PfGiI-richtung 40) mehrfach durch Schotte unterbrochen sein. Hierdurch ist es möglich, die Kanäle 41 bzw. '43 jeweils für mehr als ein Medium zu verwenden. Zwischen je zwei Schotten ist es lediglich erforderlich, eine Anzapfstelle (entsprechend Pos. 48) und eine entsprechende Zuleitungsstelle vorzusehen. Auf diese Weise lassen sich die Kanäle 41 und 43 innerhalb des Gehäuses 39 leicht auf die für den jeweiligen Wärmetausch zwischen den beiden Medien benötigte Teillänge (in Pfeilrichtung 40) begrenzen.

Zusammenfassend kann gesagt worden, dass die vorlioqoiulo Erfindung optimalen inneren Wärmetausch erlaubt, so das:; eine Absorptionswärmepumpe, bei der die erfindungsgcinässon Massnahmen angewendet sind, ein Höchstmass an Reversibilität bei allen beteiligten Reaktionen aufweist, ohne dass deshalb der Aufwand unverhältnismässig hoch wird. Durch die Erfindung wird es leicht möglich, den gesamten Wärmeinhalt der Rauchgase, auch von ölbrennern, auszunützen. Dies ergibt vorteilhaft sehr hohe Brennerwirkungsgrade, die nur wenig unter dem·theoretischen Heizwert des Brennstoffes liegen.

Claims

DIG 6

6.2.1981 Sche/by

Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur eines Wärmeträgers auf der Grundlage von Absorption und Austreibung, Verdampfung und Verflüssigung eines Kältemittels

Patentansprüche

Λ.) Vorrichtung zur Erhöhung der Temperatur eines Wärme- ^ trägers auf der Grundlage von Absorption und Austreibung, Verdampfung und Verflüssigung eines Kältemittels, insbesondere Absorptionswärmepumpe oder Wärmetransformator, mit einer Vielzahl von Wärmeübergangszonen zwischen den einzelnen Bereichen des Kältemittelkreises, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Wärmeübergangszonen in einem als Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscherblock (34, 35, 38) zusammengefasst sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherblock (38) bzw. die Wärmetauscherblöcke (34, 3 5) aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer korrosionsbeständigen Metall-Legierung bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherblock (38) bzw. die Wärmetauscherblöcke (34, 35) aus einem keramischen Material, beispielsweise Siliziumnitrit,bestehen.

4. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, zur Erwärmung von Heizwasser, mit Absorber, Austreiber, Kondensor, Nachverdampfer und Verdampfer, wobei dem Austrei-

ber mittels eines Brenners, insbesondere Gas- oder Öl-Brenners Wärmeenergie zugeführt wird, dadurch gekenn-

dass

zeichnet, ein gemeinsamer als C^enstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscherblock (34) für folgende Wärmeübergangszonen vorgesehen ist:

1. Brenner (25) - Austreiber (11)

2. Kondensor (14) - Heizwasser (30)

3. Umgebung (z.B. Sole 32) - Verdampfer (15)

4. Nachverdampfer (19).

5. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 4, mit Lösungsrückführung im Austreiber, dadurch gekennzeichnet, dass die'Lösungsrückführung (22) im Austreiber (11) zusätzlich in dem gemeinsamen Wärmetauscherblock (34) integriert ist.

6. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 4 oder 5, mit ölverdampfung bei gleichzeitiger Luftvorwärmung für den öl-Brenner und mit einer Rauchgaskondensation für den öl-Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas zur Abgabe der durch den Brenner (25) erzeugten Wärme und zur anschliessenden Kondensation zunächst durch den Austreiber 11 geleitet und anschliessend in Wärmetausch mit dem Heizwasser (30) gebracht wird, und dass die Wärmeübergangszonen "Ölverdampfung/Luftvorwärmung" (36) und "Rauchgaskondensation" (37) zusätzlich in den gemeinsamen Wärmetauscherblock (34) integriert sind.

7. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die das Rauchgas führenden parallelen Kanäle (31) dey gemeinsamen Wärmetauscherblockes (34) zwecks Kondensation des Rauchgases auch im Wärmetausch (bei 37) mit dem Verdampfer (15) und mit dem den Verdampfer verlassenden Kältemitteldampf stehen.

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8. Absorptionswärmepumpe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fluidströme derart in den gemeinsamen als Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscherblock (34, 35) eingeleitet, in diesem geführt und aus demselben herausgeführt werden, dass der Wärmetauscherblock drei parallele Kanalgruppen aufweist.

9. Absorptionswärmepumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, mit einem Temperaturwechsler im Lösungsmittelkreislauf und mit Lösungsrückführun,g auch im Absorber, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter als Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscherblock (35) für folgende Wärmeübergangszonen vorgesehen ist:

1. "Absorber (10) - Heizwasser (28)

2. Lösungsrückführung (21)im Absorber (10)

3. Temperaturwechsler (20).

10. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fluidströme derart in den als Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeten zweiten Wärmetauscherblock (35) eingeleitet, in diesem geführt und aus demselben herausgeführt werden, dass der zweite Wärmetauscherblock drei parallele Kanalgruppen für Fluidströme aufweist.

11. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche'Wärmeübergangszonen (25/11), (14/30), (32/15), (19, 21, 22, 36, 37, 10/28, 20) in einem einzigen als Gegenstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscherblock (38) integriert sind (Fig. 3).