DE3216489A1 - Sorption heat pump - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/04—Heat pumps of the sorption type
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Abstract
Description
- ζ- - ζ-
Jon. Yaillant Grnbil u. Co DIi 895Jon. Yaillant Grnbil et al DIi 895
2 7. 04. 822 7. 04. 82
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sorptionswärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The present invention relates to a sorption heat pump according to the preamble of the main claim.
Solche Sorptionswärmepumpen, insbesondere ATssorptionswärmepumpen, werden häufig dazu eingesetzt, Wärmeenergie mit einem Temperaturniveau einer Umweltenergiequelle, sei es Luft oder Grundwasser, auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben, um mit der Wärmeenergie des höheren Niveaus eine Heizungsanlage eines Ein- oder Mehrfamilienhauses zu speisen und/oder eine Brauchwasserversorgung eines solchen Hauses zu gewährleisten.Such sorption heat pumps, in particular A sorption heat pumps, are often used to heat energy with a temperature level of an environmental energy source, be it air or Groundwater to be raised to a higher temperature level in order to create a heating system with the thermal energy of the higher level to feed a single or multi-family house and / or to ensure a hot water supply for such a house.
Es ist bekannt, daß sich der Wirkungsgrad jeder Wärmepumpe, der auch in der Leistungszahl oder im Wärmeverhältnis ausgedrückt werden kann, verkleinert, wenn das TemperaturniveauIt is known that the efficiency of every heat pump, which is also expressed in the coefficient of performance or in the heat ratio can be decreased when the temperature level
32 1 648B32 1 648B
dor LJinweltoner^ioquello fällt, obwohl ßorade boi fallendem Temperaturniveau der Urnweltenergiequelle der Wärmebedarf des Verbrauchers zunimmt.dor LJinweltoner ^ ioquello falls, although ßorade boi falling Temperature level of the primary energy source the heat demand of the Consumer increases.
Fällt die Temperatur der Umweltenergiequelle bei gegebener Anlagenauslegung unter ganz bestimmte kritische Grenzen, z. B. kleiner - 5 °C oder - 10 °C, so ist es nicht mehr möglich, im Verdampfer der Absorptionswärmepumpe den großen Kältemittelstrom, den man zur Wärmedeckung im Kocher austreiben muß, zu verdampfen, da der Absorber diese großen Mengen nicht mohr aufnehmen kann.If the temperature of the environmental energy source falls below certain critical limits for a given system design, z. B. less - 5 ° C or - 10 ° C, it is no longer possible to use the large refrigerant flow in the evaporator of the absorption heat pump, which you have to drive out in the cooker to cover the heat, as the absorber does not have these large amounts Mohr can accommodate.
Die Folge davon ist, daß sich entweder Kältemittel im Verdampfer ansammelt und schließlich der Prozeß zum Erliegen kommt oder aber bei entsprechender stärkerer Drosselung des Kältemittelstromes durch das-Expansionsventil sich das Kältemittel im Kondensator ansammelt. Dadurch kann unter Umständen ein unerwünschter Druckaufbau im Hochdruckventil der Anlage den Prozeß zum Erliegen bringen oder aber sicherheitstechnisch, da der Dampf nicht mehr ausreichend kondensiert werden kann, die Konzentration im Kocher sich so stark nach der armen Seite verschieben, daß dort unzulässig hohe Temperaturen erreicht werden.The consequence of this is that either refrigerant accumulates in the evaporator and finally the process comes to a standstill comes or with a correspondingly stronger throttling of the refrigerant flow through the expansion valve, the refrigerant accumulates in the condenser. This can, under certain circumstances, lead to an undesirable build-up of pressure in the high-pressure valve of the system Bring the process to a standstill or, in terms of safety, because the steam no longer condenses sufficiently the concentration in the cooker can be shifted so strongly to the poor side that inadmissibly high temperatures there can be achieved.
In jedem Fall ist ein solcher Betrieb der Anlage bei tiefen Außentemperaturen sowohl sicherheits-regelungstechnisch als auch energetisch-thermodynamisch keineswegs optimal.In any case, such operation of the system is at low levels Outside temperatures, both in terms of safety-control technology and energetically and thermodynamically, are by no means optimal.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Durchsatzregelung für den Verdampfer zu entwickeln, so daß dem Verdampfer in Abhängigkeit von meßbaren Kriterien nur so viel Kältemittel in der Zeiteinheit zugeführt wird, daß dessen Verdampfung und anschließende Absorption gesichert ist und daß sich damit auch überschüssiges Kältemittel nicht im Kondensator ansammelt, sondern am Verdampfer vorbei dem Austreiber wieder zugeführt wird.The present invention is therefore based on the object of developing a throughput control for the evaporator, see above that, depending on measurable criteria, only that much refrigerant is fed to the evaporator per unit of time, that its evaporation and subsequent absorption is ensured and that there is also no excess refrigerant collects in the condenser, but is fed back to the expeller past the evaporator.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen der Nebenansprüche.The solution to this problem succeeds with the characterizing features of the dependent claims.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche bzw. gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die anhand der Figuren eins bis vier der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutern. Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject of the subclaims or emerge from the following description explain exemplary embodiments of the invention with reference to FIGS. one to four of the drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur eins eine Prinzipachaltung einer Sorptionswärmepumpe,Figure one shows the principle of a sorption heat pump,
Figur zwei eine Schaltungsvariante zu Figur eins,Figure two a circuit variant of Figure one,
Figur drei eine weitere Schaltungsvariante,Figure three another circuit variant,
Figur vier eine weitere Variante der Erfindung.Figure four shows a further variant of the invention.
3 Z Ί b 4 b y3 Z Ί b 4 b y
In allen vier Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.In all four figures, the same reference numerals denote in each case the same details.
Die Sorptionswärmepumpe gemäß Figur eins und zwei weist einen Kocher oder Austreiber 1 aus, der von einem Brenner 2 "beheizt ist. Gegebenenfalls führt zum Brenner 2 eine von einem Magneten 3 mit einem Ventil 4 beherrschte Brennstoff- bzw. Luftzuleitung 5· Der Kocher 1 weist einen Dom 6 auf, von dem eine Kältemitteldampfleitung 7 abgeht. Als Kältemittel wird beim Ausführungsbeispiel Ammoniak, als Lösungsmittel Wasser verwendet. Die Kältemitteldampfleitung 7 führt zu einem Kondensator 8, von dem eine Kondensatleitung 9 zu einem Drei-Wege-Ventil 10 führt, das von einem Stellmotor 11 beherrscht ist, das über eine Stelleitung 12 an einen Regler 13 angeschlossen ist. Von dem einen Anschluß des Drei-Wege-Ventiles führt eine Rückflußleitung 14 zurück zur Leitung 7· Vom anderen Anschluß des Drei-Wege-Ventiles führt eine Kältemittelleitung 15 über ein von einem Stellglied 16 beherrschtes Expansionsventil 17 zu einem Verdampfer 18. Im Verdampfer 18 ist alternativ ein Temperaturfühler 19 oder ein Schwimmer angeordnet, die beide Istwert-Signale vom Inneren des Verdampfers über eine Meßleitung 20 zum Regler 13 geben. Der Verdampfer wird von einer nicht weiter dargestellten Umweltenergiequelle, zum Beispiel der Außenluft, mit Wärme beaufschlagt. An den Verdampfer schließt sich eine Leitung 21 für verdampftes Kältemittel an, die zu einem Absorber 22 führt.The sorption heat pump according to FIGS. 1 and 2 has a digester or expeller 1 which is heated by a burner 2 ″ is. If necessary, a fuel or fuel flow controlled by a magnet 3 with a valve 4 leads to the burner 2. Air supply line 5 · The cooker 1 has a dome 6 from which a refrigerant vapor line 7 goes off. In the exemplary embodiment, ammonia is used as the refrigerant and water is used as the solvent used. The refrigerant vapor line 7 leads to a condenser 8, from which a condensate line 9 leads to a three-way valve 10 which is controlled by a servomotor 11 which is connected to a controller 13 via a control line 12. From one connection of the three-way valve leads a reflux line 14 back to line 7 · From the other A refrigerant line 15 leads the connection of the three-way valve via an expansion valve controlled by an actuator 16 17 to an evaporator 18. In the evaporator 18, a temperature sensor 19 or a float is alternatively arranged, which give both actual value signals from the inside of the evaporator to the controller 13 via a measuring line 20. The vaporizer is powered by an environmental energy source, not shown, for example the outside air, subjected to heat. To the vaporizer This is followed by a line 21 for evaporated refrigerant, which leads to an absorber 22.
Vom Austreiber 1 führt eine Leitung 23 für arme Lösung gleich-From the expeller 1 a line 23 for poor solution leads equally-
■3-■ 3-
falls in den Innenraum des Absorbers 22. Den Absorber verläßt reiche Lösung über eine mit einer von einem Motor 24 angetriebene Lösungsmittelpumpe 25 versehene Leitung 26, die zum Austreiber 1 führt.if in the interior of the absorber 22. The rich solution leaves the absorber via a motor 24 driven by a motor Line 26 provided with solvent pump 25 and leading to expeller 1.
Eine Brauchwasserleitung 27 ist an ein speisendes Kaltwassernetz angeschlossen und wird über eine im Innenraum des Absorbers 22 angeordnete Wärmetauscher-Rohrschlange 28 geführt, die über eine Verbindungsleitung 29 mit einer analogen Wärmetauscher-Rohrschlange 30 in Verbindung steht, die im Innenraum des Kondensators 8 vorgesehen ist. Die Leitung 29 setzt sich als Zapfleitung 31 fort und führt zu einem Zapfventil 32.A service water line 27 is connected to a feeding cold water network and is connected to an in the interior of the absorber 22 arranged heat exchanger coil 28 out, which via a connecting line 29 with an analog heat exchanger coil 30 is in connection, which is provided in the interior of the capacitor 8. The line 29 sets continues as a dispensing line 31 and leads to a dispensing valve 32.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur eins weist folgende Punktion auf:The exemplary embodiment according to FIG. One has the following puncture on:
Wenn der Meßfühler 19 als Schwimmerfühler ausgestaltet ist, mißt er den im Verdampfer vorhandenen Pegel an kondensiertem Kältemittel. Unter der Voraussetzung, daß dem Verdampfer Wärme auf einem zu niedrigen Außentemperaturniveau oder sinkenden Außentemperaturniveau zugeführt wird, ist die Verdampfungsfähigkeit des Verdampfers, insbesondere wegen der zu geringen Absorptionsfähigkeit des Absorbers, herabgesetzt, so daß der Füllstand im Verdampfer ansteigt. Diesen Füllstandspegel registriert der Schwimmerfühler und überträgt ihn entweder auf mechanische oder elektrische Weise auf den Regler 13· Der Regler 13 vergleicht den Istwert mit einem an einem Sollwertge-If the measuring sensor 19 is designed as a float sensor, it measures the level of condensed water present in the evaporator Refrigerant. Provided that the evaporator heat is too low or falling outside the temperature level Outside temperature level is supplied, the evaporation capacity of the evaporator, especially because of the too low Absorbency of the absorber, reduced so that the The level in the evaporator rises. This level is registered the float sensor and transmits it either mechanically or electrically to the controller 13 · The Controller 13 compares the actual value with a setpoint value
JIΊ b 4 ö dJ I Ί b 4 ö d
ber 33 vorgegebenen Wert und verstellt als Regelgröße die Aufteilung des kondensierten Kältemittels, das über die Leitung 9 am Drei-Wege-Ventil 10 ansteht, in Richtung auf die Parallelschaltung der beiden weiterführenden Kältemittelleitungen 14 und 15· Auf einen steigenden Kältemittelpegel im Verdampfer 18 folgt eine Drosselung des Kältemitteldurchsatzes auf der Leitung 15 zum Verdampfer, damit der Kältemittelpegel dort absinkt. Da der Gesamtdurchsatz an Kältemittel aus dem Austreiber zunächst konstant ist, wird das überschüssige Kältemittel über die Leitung 14 unmittelbar in den Austreiber gegeben. Via 33 specified value and adjusts the Distribution of the condensed refrigerant, which is present at the three-way valve 10 via the line 9, in the direction of the parallel connection of the two further refrigerant lines 14 and 15 · To a rising refrigerant level in the evaporator 18 there follows a throttling of the refrigerant throughput on line 15 to the evaporator, so that the refrigerant level there sinks. Since the total throughput of refrigerant from the expeller is initially constant, the excess refrigerant is given via line 14 directly into the expeller.
Das bedeutet im Extremfall, daß bei einer minimalen Verdampfungsfähigkeit des Verdampfers 18 durch die minimale Absorptionsfähigkeit des Absorbers bei sehr niedrigen Außentemperaturen praktisch das gesamte Kältemittel aus dem Kondensator 8 unmittelbar zurück in den Austreiber 1 gegeben wird.In the extreme case, this means that with a minimal evaporation capacity of the evaporator 18 due to the minimal absorption capacity of the absorber at very low outside temperatures practically all of the refrigerant from the condenser 8 directly is returned to the expeller 1.
Da die Verdampfungsfähigkeit des Verdampfers 18 statt über den Kältemittelpegelstand auch über die Temperatur des Dampfes nach der Verdampfung ermittelt werden kann, kann der Meßwertgeber auch als Kältemitteldampf-Temperaturfühler 19 ausgebildet sein und im Verdampfer oder in der Kältemitteldampfleitung 21 angeordnet sein. Die im Verdampfer herrschende, vom Temperaturfühler 19 abgefühlte Temperatur ist eine dem Pegel entsprechende Größe und kann für den gleichen Regelzweck unmittelbar ausgenutzt werden.Because the evaporation capacity of the evaporator 18 takes place over the refrigerant level can also be determined via the temperature of the vapor after evaporation, the Transmitter also as refrigerant vapor temperature sensor 19 be formed and be arranged in the evaporator or in the refrigerant vapor line 21. The one in the vaporizer The prevailing temperature sensed by the temperature sensor 19 is a variable corresponding to the level and can be used for the same Control purpose can be used directly.
— 7 —- 7 -
32164833216483
Bei der Schaltung der Wärmepumpe gemäß Figur zwei ist der Temperaturfühler 19 im Verdampfer fortgelassen, statt dessen ist als Meßgröße die Temperatur vom Temperaturfühler 19 angefühlt, die vom Absorber abgeleitet ist. Dieser Ausführung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein mangelndes Arbeiten des Verdampfers und Absorbers, also ein zu geringer oder gar kein Kältemitteldurchsatz, der nicht mehr im Absorber aufgenommen werden kann, zu einer Temperaturerniedrigung im Absorber 22 führt. Diese Temperaturerniedrigung im Absorber wird aber auch dem Brauchwasserdurchsatz auf der Leitung 27/29 mitgeteilt, analog sinkt die Brauchwassertemperatur. Also kann bei sonst gleichen Verhältnissen die Brauchwassertemperatur hinter dem Absorber Meßgröße für den Regler 13 sein. Eine mangelnde Verdampfungsfähigkeit des Verdampfers und Absorptionsfähigkeit des Absorbers aufgrund sehr geringer Außentemperaturen wird somit gleichermaßen vom Regler mit einem Verstellbefehl auf der Leitung 12 beantwortet, weniger Kältemittel auf die Leitung 15 zu geben, vielmehr das Kältemittel über die Leitung 14 unmittelbar nach Kondensation in den Austreiber zu geben. Auf diese Weise erreicht man, daß sich die Konzentration im Kocher nicht durch Auslagerung von Kältemittel im Kondensator und/oder Verdampfer in Richtung einer ungewünschten zu niedrigen Konzentration mit den daraus resultierenden zu hohen Kochertemperaturen verschiebt. Bei umgekehrter Änderung des Meßwertes ist der Stellbefehl invers.When switching the heat pump according to Figure two, the temperature sensor 19 in the evaporator is omitted, instead the measured variable is the temperature sensed by the temperature sensor 19, which is derived from the absorber. This execution is based on the knowledge that insufficient work of the evaporator and absorber, i.e. too little or even no refrigerant throughput that can no longer be absorbed in the absorber leads to a temperature drop in the absorber 22 leads. This temperature decrease in the absorber is also the process water throughput on the line 27/29 communicated, the domestic water temperature drops in the same way. So, all other things being equal, the domestic water temperature be measured variable for the controller 13 after the absorber. A lack of evaporation capacity of the evaporator and absorption capacity of the absorber due to very low outside temperatures is thus equally from the controller with a Adjustment command on line 12 answered, less refrigerant to give on line 15, rather the refrigerant via line 14 immediately after condensation in the expeller admit. In this way it is achieved that the concentration in the cooker is not caused by the evacuation of refrigerant in the condenser and / or evaporator in the direction of an undesirable too low concentration with the resulting too high cooker temperatures. If the measured value changes in the opposite direction, the control command is inverse.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur drei ist unmittelbar die Temperatur der den Absorber verlassenden reichen LösungIn the exemplary embodiment according to FIG. Three, the temperature of the rich solution leaving the absorber is immediate
IΊ b 4 8 a I Ί b 4 8 a
vom Temperaturfühler 19 abgeführt, und dieses Signal wird über die Leitung 20 auf den Regler 13 gegeben. Der Verbraucher besteht im Ausführungsbeispiel der Figur drei aus einer Fußbodenheizungsanlage 34, die über eine Pumpe 35 rücklaufseitig an die Leitung 27 und vorlaufseitig an die Leitung 31 angeschlossen ist.dissipated from the temperature sensor 19, and this signal is given via line 20 to controller 13. In the exemplary embodiment in FIG. Three, the consumer consists of an underfloor heating system 34, which are connected on the return side to the line 27 and on the flow side to the line 31 via a pump 35 is.
Steigt die vom Temperaturfühler 19 gemessene Temperatur der reichen Lösung über den am Sollwertgeber 33 für den Regler 13 eingestellten Sollwert an, so bedeutet das, daß der Kältemitteldampfdurchsatz durch den Verdampfer 18 gedrosselt werden muß. Somit wird das Drei-Wege-Ventil 10 im Sinne einer verstärkten Rückgabe von Kältemittelkondensat in den Austreiber zurückerstellt. Andersherum bedeutet eine fallende Temperatur der reichen Lösung, daß der Kältemitteldurchsatz in Richtung auf den Verdampfer vergrößert werden kann.If the temperature measured by the temperature sensor 19 increases If the solution is above the setpoint value set at the setpoint generator 33 for the controller 13, this means that the refrigerant vapor throughput must be throttled by the evaporator 18. Thus, the three-way valve 10 is in the sense of a increased return of refrigerant condensate back into the expeller. The other way around means a falling temperature the rich solution that the refrigerant flow can be increased towards the evaporator.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur vier ist im Absorber ein Schwimmerfühler 40 vorgesehen, der den Flüssigkeitsstand an reicher Lösung im Absorber abfühlt und über die Meßleitung 20 an den Regler 13 meldet. Für die Funktion ist davon auszugehen, daß eine mangelnde Verdampfungsfähigkeit und Absorptionsfähigkeit aufgrund der Umweltbedingungen, denen der Verdampfer 18 ausgesetzt ist, dazu führt, daß zuwenig Kältemitteldampf in den Absorber gelangt und sich im Verdampfer sammelt. Dies wird dazu führen, daß der Flüssigkeitsstand von reicher Lösung im Absorber fällt. Ein fallender Flüssigkeitsstand im Absorber wäre ein Indiz dafür, den DurchsatzIn the exemplary embodiment according to FIG. Four, a float sensor 40 is provided in the absorber, which monitors the liquid level senses rich solution in the absorber and reports it to the controller 13 via the measuring line 20. For the function is of it assume that a lack of evaporation capacity and absorbency due to the environmental conditions to which the evaporator 18 is exposed, leads to insufficient refrigerant vapor gets into the absorber and collects in the evaporator. This will cause the fluid level of rich solution falls in the absorber. A falling liquid level in the absorber would be an indication of the throughput
-ft - -ft -
an armer Lösung zum Absorber zu erhöhen, falle es der Kocherfüllstand zuläßt, bzw. den Durchsatz an Kältemittel durch den Verdampfer zurückzunehmen, so daß die Speicherung von Kältemitteldampf im Verdampfer wieder abgebaut werden kann.to increase in poor solution to the absorber, it falls the cooker level allows, or to reduce the throughput of refrigerant through the evaporator, so that the storage of Refrigerant vapor can be broken down again in the evaporator.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die vier Regelbeispiele aufgrund der unterschiedlichen Meßgrößen gleichwertig sind und zu gleichen Ergebnissen führen, was die Durchsatzregelung von Kältemittel durch den Verdampfer und Abstimmung der Verhältnisse Kältemitteldampf/armer Lösung im Absorber angeht.In summary, it can be said that the four control examples are equivalent due to the different measured variables are and lead to the same results what the throughput control of refrigerant through the evaporator and coordination of the refrigerant vapor / poor solution ratios in the absorber concerns.
Claims (12)
gekennzeichnet, daß im Innenraum des Absorbers
(18) ein Schwimmerfühler (19) vorgesehen ist, der über eine Meßleitung (20) mit dem Regler (13) verbunden ist.2. Sorption heat pump according to claim one, characterized
characterized in that in the interior of the absorber
(18) a float sensor (19) is provided which is connected to the controller (13) via a measuring line (20).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823216489 DE3216489A1 (en) | 1982-04-29 | 1982-04-29 | Sorption heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823216489 DE3216489A1 (en) | 1982-04-29 | 1982-04-29 | Sorption heat pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3216489A1 true DE3216489A1 (en) | 1983-11-03 |
Family
ID=6162579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823216489 Withdrawn DE3216489A1 (en) | 1982-04-29 | 1982-04-29 | Sorption heat pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3216489A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103335537A (en) * | 2013-06-15 | 2013-10-02 | 国家电网公司 | Method for on-line monitoring real-time operation cleanness factor of condenser |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2748415A1 (en) * | 1977-10-28 | 1979-05-03 | Nederlandse Gasunie Nv | BIMODAL HEATING SYSTEM AND METHOD FOR HEATING |
| DE2856767A1 (en) * | 1978-12-29 | 1980-07-17 | Alefeld Georg | Variable-output absorption heat pump - has adjustable heater for ejector and auxiliary cycle with heat exchanger |
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1982
- 1982-04-29 DE DE19823216489 patent/DE3216489A1/en not_active Withdrawn
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