DE3201349C2

DE3201349C2 -

Info

Publication number: DE3201349C2
Application number: DE19823201349
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Ing. 3450 Holzminden De Schrader; Horst Ing.(Grad.) Twele; Mathias 3457 Stadtoldendorf De Kohlenberg
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1982-01-18
Publication date: 1992-01-23
Also published as: DE3201349A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Absorptionswärmepumpenanlage für die Beheizung eines Nutzkreises mit einem, von einem Brenner mit steuerbarer Brennerleistung beheizten Austreiber, einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Absorber sowie einer Lösungs mittelpumpe zwischen Absorber und Austreiber für die kältemittelreiche Lösung, wobei der von der Lösungsmit telpumpe geförderte Volumenstrom bei höherem Wärmebedarf bzw. höherer Brennerleistung vergrößert wird.The invention relates to a method for controlling a Absorption heat pump system for heating a Useful circle with one, from a burner with controllable Burner output heated expeller, a condenser, an evaporator, an absorber and a solution medium pump between absorber and expeller for the refrigerant-rich solution, whereby the solution volume pump delivered with higher heat demand or higher burner output is increased.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 29 48 699.5 beschrieben. Bei dem bekannten Verfahren wird die Aus treibertemperatur konstant hoch gehalten. Damit sind gewisse Wärmeverluste verbunden. Außerdem ist der Heiß dampfenthalpieanteil des ausgedampften Kältemittels hoch. Beides vermindert das Wärmeverhältnis. Unter Wärmeverhältnis wird hier die Summe der Brennerleistung, der elektrischen Leistung und der Verdampferleistung bezogen auf die Summe der Brennerleistung und der elektrischen Leistung verstanden. Bei der Bewertung des Wärmeverhältnisses sind kurzzeitige Spitzenwerte von untergeordneter Bedeutung. Wichtig ist vielmehr, daß das über das Jahr gemittelte Wärmeverhältnis einen möglichst hohen Wert hat.Such a method is in DE-OS 29 48 699.5 described. In the known method, the Aus driver temperature kept constant high. With that certain heat losses associated. Besides, it's hot vapor enthalpy portion of the evaporated refrigerant high. Both reduce the heat ratio. Under Heat ratio is the sum of the burner output, the electrical power and the evaporator power based on the sum of the burner output and the electrical power understood. When evaluating the Heat ratios are short-term peak values of of minor importance. Rather, it is important that heat ratio averaged over the year if possible has high value.

Aus der EP 00 01 858 ist darüber hinaus bekannt, daß der Brenner einer Absorptions-Wärmepumpenanlage in Abhängigkeit von einer Solltemperatur gesteuert wird, und daß der Nutzkreis von Kondensator und Absorber beheizt wird.From EP 00 01 858 it is also known that the Dependent burner of an absorption heat pump system is controlled by a target temperature, and that the Useful circuit of the capacitor and absorber is heated.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das ein hohes Wärmeverhältnis erreicht wird.The object of the invention is a method of the beginning to propose the kind mentioned by which a high Heat ratio is reached.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß der Brenner in Abhängigkeit von einer Solltemperatur des Nutzkreises gesteuert wird, daß der Nutzkreis vom Kondensator und dem Absorber beheizt wird, daß der Volumenstrom der kältemittelreichen Lösung in Abhängigkeit von der Austreibertemperatur gesteuert wird, und daß bei einer bestimmten oberen Austreibertemperatur der Volumenstrom erhöht und damit die Konzentration des Kältemittels in der armen Lösung angehoben und die Austreibertemperatur abgesenkt wird.According to the invention, the above object is achieved in that the Burner depending on a target temperature of the Utility circle is controlled that the utility circle from Condenser and the absorber is heated that the Volume flow of the refrigerant-rich solution depending is controlled by the expeller temperature, and that at a certain upper expeller temperature of the Volume flow increased and thus the concentration of the Refrigerant in the poor solution and raised Driver temperature is lowered.

Versuche haben gezeigt, daß bei niedrigen Konzentrationen des Zweistoffgemisches (Kältemittel/Lösungsmittel) mehr Energie benötigt wird, um eine bestimmte Menge Kältemittel auszutreiben als bei höheren Konzentrationen. Dementsprechend läßt sich der Energieeinsatz verringern, wenn mit einer möglichst großen Konzentration gearbeitet wird, wobei es darauf ankommt, daß die über einen grö ßeren Zeitraum, beispielsweise ein Jahr, durchschnitt liche Konzentration hoch ist.Experiments have shown that at low concentrations of the two-substance mixture (refrigerant / solvent) more Energy is needed to refrigerate a certain amount expel than at higher concentrations. Accordingly, the use of energy can be reduced if worked with the greatest possible concentration is, whereby it depends that the over a large longer period, for example one year, on average concentration is high.

Außerdem hat sich gezeigt, daß der bei hohen Austreiber temperaturen hohe Heißdampfenthalpieanteil des Kälte mittels ungünstig ist, daß die Heißdampfenthalpie das Wärmeverhältnis nicht verbessert. Dementsprechend ist es günstig mit niedrigen Austreibertemperaturen zu arbeiten. Im übrigen sind auch die Wärmeverluste des Austreibers bei niedrigeren Temperaturen geringer als bei höheren Temperaturen.It has also been shown that the high expellers Temperatures high proportion of hot steam in the cold is unfavorable that the hot steam enthalpy Heat ratio not improved. Is accordingly it is cheap to work with low expeller temperatures. For the rest, there are also the heat losses of the expeller lower at lower temperatures than at higher ones Temperatures.

Durch die Erfindung ist also erreicht, daß mit geringer Energiezufuhr viel Kältemittel ausgetrieben wird. Ein erhöhter Wärmebedarf des Nutzkreises führt zu einer Erhöhung der Brennerleistung. Dies seinerseits hat an sich einen Anstieg der Austreibertemperatur zur Folge, wodurch der Volumenstrom der kältemittelreichen Lösung so verstärkt wird, daß die Austreibertemperatur wieder absinkt.The invention thus achieves that with less Energy supply expels a lot of refrigerant. A increased heat demand of the useful area leads to a Increase in burner output. This in turn has on result in an increase in the expeller temperature, whereby the volume flow of the refrigerant-rich solution is amplified so that the expeller temperature again sinks.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lösungsmittelpumpe jeweils bei Erreichen einer bestimmten oberen Austreibertemperatur in wenigstens drei Stufen auf einen jeweils höheren Volumenstrom geschaltet und bei Erreichen einer bestimmten unteren Austreibertem peratur auf jeweils einen niedrigeren Volumenstrom geschaltet. In a preferred embodiment of the invention, the Solvent pump each time a certain one is reached upper expeller temperature in at least three stages switched to a higher volume flow and when a certain lower expeller is reached temperature to a lower volume flow switched.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der folgenden Beispielsbeschreibung. In der Zeich nung zeigtFurther advantageous exemplary embodiments result from the following sample description. In the drawing shows

Fig. 1 ein Schaltschema einer Absorptionswärmepumpen anlage und Fig. 1 shows a circuit diagram of an absorption heat pump and

Fig. 2 ein Diagramm der Anlage nach Fig. 1. FIG. 2 shows a diagram of the system according to FIG. 1.

Einem Gasbrenner 1 ist einerseits ein Gasregelventil 2 und andererseits ein Verbrennungsluftgebläse 3 vorge schaltet. Der Gasbrenner 1 beheizt einen Austreiber 4, aus dem Kältemitteldampf einem Kondensator 5 zugeführt wird. Kondensiertes Kältemittel gelangt aus dem Kon densator 5 über einen Wärmewechsler 6 in einen Ver dampfer 7, dem Energie aus der Umgebung zugeführt wird. Zur Umgehung des Verdampfers 7 ist ein Bypassventil 8 vorgesehen. Über den Wärmewechsler 6 wird das Kälte mittel einem Absorber 9 zugeführt.A gas burner 1 is on the one hand a gas control valve 2 and on the other hand a combustion air blower 3 is switched on. The gas burner 1 heats an expeller 4 , from which refrigerant vapor is fed to a condenser 5 . Condensed refrigerant passes from the condenser 5 via a heat exchanger 6 into a evaporator 7 , to which energy from the environment is supplied. A bypass valve 8 is provided to bypass the evaporator 7 . Via the heat exchanger 6 , the cold medium is fed to an absorber 9 .

Im Absorber 9 wird das Kältemittel von einem kältemittel armen Lösungsmittel absorbiert und mittels einer Lösungsmittelpumpe 10 über einen weiteren Wärmewechsler 11 dem Austreiber 4 zugeführt. Kältemittelarme Lösung wird aus dem Austreiber 4 über den Wärmewechsler 11 und eine Lösungsmitteldrossel 12 zum Absorber 9 geführt.In the absorber 9 , the refrigerant is absorbed by a low-refrigerant solvent and fed to the expeller 4 by means of a solvent pump 10 via a further heat exchanger 11 . Low-refrigerant solution is led from the expeller 4 via the heat exchanger 11 and a solvent throttle 12 to the absorber 9 .

Im Nutzkreis sind Wärmeverbraucher 13 und eine Heizungs pumpe 14 angeordnet. Im Absorber 9, im Kondensator 5 und in einem Rauchgasnachkühler 15 wird auf den Nutzkreis Wärme übertragen.In the useful area, heat consumers 13 and a heating pump 14 are arranged. In the absorber 9 , in the condenser 5 and in a flue gas aftercooler 15 , heat is transferred to the useful circuit.

Eine Regelschaltung 16 erfaßt die Außen- bzw. Verdampfer temperatur Tv, die Rücklauftemperatur Tr des Nutzkreises und die Austreibertemperatur Ta der armen Lösung zwischen dem Austreiber 4 und dem Wärmewechsler 11. Von der Regelschaltung 16 wird die Förderleistung des Gebläses 3 und der Lösungsmittelpumpe 10 gesteuert.A control circuit 16 detects the outside or evaporator temperature Tv, the return temperature Tr of the useful circuit and the expeller temperature Ta of the poor solution between the expeller 4 and the heat exchanger 11 . The delivery rate of the blower 3 and the solvent pump 10 is controlled by the control circuit 16 .

Die Lösungsmitteldrossel 12 ist über ein Stellglied 17 vom Lösungsmittelniveau im Austreiber 4 gesteuert.The solvent throttle 12 is controlled by an actuator 17 from the solvent level in the expeller 4 .

Das Gebläse 3 steuert über einen Differenzdruckschalter 18 das Gasregelventil 2.The blower 3 controls the gas control valve 2 via a differential pressure switch 18 .

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist etwa folgende:
Bei einer bestimmten Verdampfertemperatur Tv und einer bestimmten Rücklauftemperatur Tr stellt sich das Gebläse 3 auf eine entsprechende Förderleistung ein. Dieser entsprechend wird das Gasregelventil 2 über den Differenzdruckschalter 18 eingestellt. Die Lösungsmittel pumpe 10 fördert einen entsprechenden Volumenstrom.The system works as follows:
At a certain evaporator temperature Tv and a certain return temperature Tr, the blower 3 adjusts itself to a corresponding delivery rate. The gas control valve 2 is adjusted accordingly via the differential pressure switch 18 . The solvent pump 10 promotes a corresponding volume flow.

Bei steigendem Wärmebedarf erhöht sich die Drehzahl des Gebläses 3, wodurch auch das Gasregelventil 2 weiter öffnet, so daß die Austreibertemperatur ansteigt. Dieser Temperaturanstieg führt zu einem verstärkten Austreiben von Kältemitteldampf. Gleichzeitig erhöht sich die Tem peratur Ta der armen Lösung. Sobald die Temperatur Ta einen festgelegten Maximalwert überschreitet, schaltet die Lösungsmittelpumpe 10 über ein Schrittrelais auf eine nächste Schaltstufe um, in der sie einen höheren Volumenstrom reicher Lösung fördert. Dieser erhöhte Volumenstrom hat zur Folge, daß die Konzentration des Kältemittels in der armen Lösung ansteigt und die Tem peratur Ta absinkt. Bei einer weiteren Erhöhung des Wärmebedarfs (Erhöhung der Heizungsrücklauftemperatur) steigt die Brennerleistung weiter bis wieder die bestimmte obere Austreiberendtemperatur erreicht ist. Es schaltet dann die Lösungsmittelpumpe 10 auf den nächstgrößeren Volumenstrom, wonach die Temperatur Ta erneut sinkt. Die für den Lösungsmittelumlauf notwendige Lösungsmittel menge wird über das Niveau des Lösungsmittels im Aus treiber 4 über die Lösungsmitteldrossel 12 zur Verfügung gestellt.With increasing heat demand, the speed of the fan 3 increases , whereby the gas control valve 2 also opens further, so that the expeller temperature rises. This rise in temperature leads to an increased expulsion of refrigerant vapor. At the same time, the temperature Ta of the poor solution increases. As soon as the temperature Ta exceeds a predetermined maximum value, the solvent pump 10 switches over to a next switching stage via a step relay, in which it promotes a higher volume flow of richer solution. This increased volume flow means that the concentration of the refrigerant in the poor solution increases and the temperature Ta drops. With a further increase in the heat requirement (increase in the heating return temperature), the burner output continues to increase until the determined upper expeller end temperature is reached again. It then switches the solvent pump 10 to the next larger volume flow, after which the temperature Ta drops again. The amount of solvent required for the solvent circulation is provided via the level of the solvent in the driver 4 from the solvent throttle 12 .

Es ist also erreicht, daß die Austreibertemperatur Ta nicht mit zunehmender Brennerleistung ansteigt. Außerdem ist erreicht, daß sich auf Grund der über den Volumenstrom bei steigender Brennerleistung stufenweise zurückge schalteten Austreibertemperatur die Konzentration des Kältemittels in der armen Lösung erhöht. Damit ist zur Verbesserung des Wärmeverhältnisses ausgenutzt, daß bei höheren Konzentrationen zur Austreibung einer bestimmten Menge Kältemittel weniger Energie aufgebracht werden muß als bei niedrigeren Konzentrationen. Außerdem ist ver mieden, daß die Austreibertemperatur in einen Bereich kommt, in dem der Anteil der Heizdampfenthalpie sehr groß ist, wobei in einem solchen Fall kein wesentlicher Gewinn gegenüber einer Direktheizung erzielt wäre.It has thus been achieved that the expeller temperature Ta does not increase with increasing burner output. Furthermore is achieved because of the volume flow gradually increase as burner output increases switched expeller temperature the concentration of the Refrigerant in the poor solution increases. So that is Improvement in the heat ratio exploited that at higher concentrations to drive out a certain Amount of refrigerant less energy needs to be applied than at lower concentrations. In addition, ver avoided that the expeller temperature in a range comes in which the share of heating steam enthalpy very is large, but in such a case no essential one Profit over a direct heating would be achieved.

Die beschriebene Erhöhung der Förderleistung der Lösungs mittelpumpe 10 hat selbstverständlich einen entsprechend höheren elektrischen Energieverbrauch zur Folge. Hier durch ist die Grenze für die Anwendung der Erhöhung des Volumenstroms bestimmt.The described increase in the delivery rate of the solvent pump 10 naturally results in a correspondingly higher electrical energy consumption. Here the limit for the application of the increase in the volume flow is determined.

Bei einem Absinken des Wärmebedarfs des Nutzkreises (Absinken der Rücklauftemperatur) wird die Brennerlei stung reduziert. Es sinkt dann auch die Temperatur Ta. Erreicht sie einen bestimmten Minimalwert, schaltet die Lösungsmittelpumpe 10 auf die nächstniedrigere Schalt stufe zurück, in der ein geringerer Volumenstrom gefördert wird. Bei weiterem Absinken des Wärmebedarfs wiederholt sich dieser Vorgang.The burner output is reduced if the heat demand of the utility circuit drops (drop in the return temperature). Then the temperature Ta also drops. If it reaches a certain minimum value, the solvent pump 10 switches back to the next lower switching stage in which a lower volume flow is conveyed. This process repeats itself if the heat demand drops further.

In Fig. 2 sind für drei Schaltstufen der Lösungsmittel pumpe Kurvenzüge I, II und III der Wärmeverhältnisse Z in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur Tv darge stellt. Das Wärmeverhältnis Z ist dabei definiert als:In Fig. 2 are for three switching stages of the solvent pump curves I, II and III of the heat conditions Z as a function of the evaporator temperature Tv represents Darge. The heat ratio Z is defined as:

wobei PB die Brennerleistung,
PE die elektrische Leistung und
PV die Verdampferleistung ist. where PB is the burner output,
PE the electrical power and
PV is the evaporator power.

An den Kurven I, II und III sind die jeweiligen Aus treibertemperaturen Ta angegeben.On the curves I, II and III are the respective off driver temperatures Ta specified.

Wie Fig. 2 beispielsweise zu entnehmen wird ein Wärme verhältnis Z von 1,36 in der ersten Stufe mit geringstem Lösungsmittelstrom von im Beispielsfalle 166 l/h bei einer Temperatur Ta von 175°C erreicht. Bei einem erhöhten Volumenstrom der kältemittelreichen Lösung von 250 l/h wird dieses Wärmeverhältnis bereits bei einer Temperatur von 136°C erreicht.As can be seen, for example, in FIG. 2, a heat ratio Z of 1.36 is achieved in the first stage with the lowest solvent flow of 166 l / h in the example case at a temperature Ta of 175.degree. With an increased volume flow of the refrigerant-rich solution of 250 l / h, this heat ratio is already reached at a temperature of 136 ° C.

Ein Vergleich der Kurve II und III zeigt, daß bei einer Verdampfertemperatur von etwa -10°C ein Wärmeverhältnis von etwa 1,2 in der zweiten Stufe (Kurve II) nur bei einer wesentlich über 202°C liegenden Temperatur erreich bar wäre, wogegen in der dritten Stufe (Kurve III) ein Wärmeverhältnis von 1,2 nur eine Austreibertemperatur von 154°C erfordert.A comparison of the curves II and III shows that at a Evaporator temperature of about -10 ° C a heat ratio of about 1.2 in the second stage (curve II) only at reach a temperature significantly higher than 202 ° C would be bar, whereas in the third stage (curve III) Heat ratio of 1.2 only one expeller temperature of 154 ° C is required.

Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Aus führungsbeispiele. So ist es beispielsweise möglich, zusätzlich zur oder an Stelle der Rücklauftemperatur des Nutzkreises dessen Vorlauftemperatur auszuwerten. Es können auch mehr als zwei Schaltstufen für die Lösungs mittelpumpe vorgesehen sein.Within the scope of the invention there are numerous other types leadership examples. For example, it is possible in addition to or instead of the return temperature of the Evaluating the flow temperature. It can also have more than two switching levels for the solution middle pump may be provided.

Claims

1.Procedure for controlling an absorption heat pump system for heating a useful circuit with an expeller heated by a burner with controllable burner output, a condenser, a evaporator, an absorber and a solvent pump between the absorber and expeller for the refrigerant-rich solution, whereby the the volumetric flow delivered by the solvent pump is increased at higher heat requirements or higher burner output, characterized in that the burner is controlled as a function of a setpoint temperature of the useful circuit, that the useful circuit is heated by the condenser and the absorber, that the volumetric flow of the refrigerant-rich solution is dependent is controlled by the expeller temperature and that the volume flow is increased at a certain upper expeller temperature and thus the concentration of the refrigerant in the poor solution is raised and the driver temperature is lowered.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the expeller temperature at the low refrigerant Solution is detected.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the solvent pump each time a certain upper expeller temperature in at least three steps to a higher volume flow is switched and when a certain one is reached lower expeller temperature to a low lower volume flow is switched.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the burner in dependence controlled by the return temperature of the useful circuit becomes.

5. The method according to claim 4, characterized in that the return temperature of the useful circuit is a ver combustion air blower controls the burner.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the flowing to the absorber low-refrigerant solution over a level of the solution regulated solvent throttle in the expeller becomes.