DE3222070C2

DE3222070C2 - Method for operating a heating system with an absorption heat pump

Info

Publication number: DE3222070C2
Application number: DE3222070A
Authority: DE
Inventors: Winfried Prof. Dr.-Ing. 7107 Neckarsulm Buschulte
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt Fuer Luft und Raumfahrt EV 5300 Bonn; Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1986-10-09
Also published as: DE3222070A1

Abstract

Um bei einem Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe, bei welcher die Wärmeträgerflüssigkeit der Heizungsanlage den Absorber und den Verflüssiger der Absorptionswärmepumpe zum Zweck der Wärmeübertragung durchströmt, die Verluste durch die Rauchgase der Kocherheizung herabzusetzen und den Betrieb der Wärmepumpe auch bei niedrigeren Außentemperaturen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß man den Rauchgasen der Heizung des Kochers der Absorptionswärmepumpe in einem Rauchgasrestwärmetauscher Wärme entzieht, daß man diese Wärme im Rauchgasrestwärmetauscher zumindest auf einen Teil der aus der Heizungsanlage kalt austretenden Wärmeträgerflüssigkeit überträgt und daß man die abgekühlten Rauchgase anschließend durch den Verdampfer der Absorptionswärmepumpe strömen läßt, um ihnen weitere Wärme zu entziehen und diese auf das Kältemittel im Verdampfer zu übertragen.In a method for operating a heating system with an absorption heat pump, in which the heat transfer fluid of the heating system flows through the absorber and the condenser of the absorption heat pump for the purpose of heat transfer, to reduce the losses caused by the flue gases of the stove heating and to enable the heat pump to operate even at lower outside temperatures It is proposed that heat be extracted from the flue gases of the heating system of the absorption heat pump in a residual flue gas heat exchanger, that this heat be transferred in the residual flue gas heat exchanger to at least part of the heat transfer fluid emerging from the heating system and that the cooled flue gases are then passed through the evaporator of the absorption heat pump can flow to extract more heat from them and transfer this to the refrigerant in the evaporator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe mit den im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Merkmalen.The invention relates to a method for operating a heating system with an absorption heat pump with the features specified in the preamble of the claim.

Absorptionswärmepumpen werden häufig mittels Verbrennung fossiler Brennstoffe betrieben. Dabei wird eine erhebliche Menge der Primärenergie in die Rauchgase überführt und somit dem weiteren Prozeß entzogen. Absorption heat pumps are often operated by burning fossil fuels. It will a considerable amount of the primary energy is transferred into the flue gases and thus withdrawn from the further process.

Andererseits ergibt sich bei dem Betrieb von Heizungsanalagen mit Absorptionswärmepumpen der Nachteil, daß der volle Heizungsbetrieb bei Unterschreiten einer bestimmten Außentemperatur nicht mehr aufrecht erhalten werden kann, da der Verdampfer zueist und die notwendige Wärmeübertragung nicht mehr gewährleisten kann.On the other hand, the operation of heating systems with absorption heat pumps results in the Disadvantage that the full heating operation when falling below a certain outside temperature is not more can be maintained, since the evaporator mostly and not the necessary heat transfer can guarantee more.

Es ist ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe bekannt, bei welcher eine Absorptionswärmepumpe von den heißen Abgasen eines Heizkessels betrieben wird und Umgebungswärme und Rauchgasrestwärme der Wärmeträgerflüssigkeit eines Heizungssystems zuführt (DE-OS 26 48 855). Die Wärmeträgerflüssigkeit des Heizungssystems wird dabei zum überwiegenden Teil direkt im Heizkessel aufgewärmt, der Beitrag der Absorptionswärmepumpe dürfte in der Regel eine Größenordnung von 15% nicht überschreiten. Es ist jedoch auch darauf hingewiesen, daß der Heizkessel ausschließlich zum Betrieb der Absorptionswärmepumpe eingesetzt werden kann. Es ist dabei auch vorgesehen, daß die kalte Wärmeträgerflüsigkeit zunächst im Absorber aufgewärmt wird und dann in den Restgaswärmetauscher eintritt, in dem das bereits vorgewärmte Wärmeträgermedium weitere Wärme aus dem Rauchgas aufnimmt. Anschließend gelangt das Wärmeträgermedium in den Verflüsiger und wird dort weiter aufgeheizt. Erst daran anschließend erfolgt gegebenenfalls eine weitere Aufheizung im Heizkessel.A method for operating a heating system with an absorption heat pump is known which an absorption heat pump is operated by the hot exhaust gases from a boiler and ambient heat and supplies residual flue gas heat to the heat transfer fluid of a heating system (DE-OS 26 48 855). Most of the heat transfer fluid in the heating system is directly in the Boiler warmed up, the contribution of the absorption heat pump should usually be an order of magnitude of 15%. However, it should also be noted that the boiler is for operation only the absorption heat pump can be used. It is also provided that the cold heat transfer fluid is first warmed up in the absorber and then enters the residual gas heat exchanger, in which the already preheated heat transfer medium absorbs further heat from the flue gas. Afterward the heat transfer medium enters the condenser and is further heated there. Only after that If necessary, further heating takes place in the boiler.

Bei diesem bekannten Verfahren kann zwar ein Teil der Wärme des Rauchgases in das 1 leizungssystem überführt werden, es wäre trotzdem wünschenswert, den Wirkungsgrad eines solchen Verfahrens noch weiter zu erhöhen.With this known method, some of the heat from the flue gas can flow into the heating system be transferred, it would nevertheless be desirable to increase the efficiency of such a process even further to increase.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage mit einer Absorptionswärmepumpe den Wirkungsgrad noch weiter zu erhöhen. Accordingly, the invention is based on the object in a generic method for Operation of a heating system with an absorption heat pump to increase the efficiency even further.

ίο Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst Die Aufteilung der Wärmeträgerflüssigkeit hat den Vorteil, daß sowohl in den Absorber als auch in den Rauchgasrestwärmetauscher Wärmeträgerflüssigkeit niedriger Temperatur eintritt In beiden Fällen ist dadurch ein besserer Wirkungsgrad zu erreichen, denn die Absorptionsfähigkeit der armen Lösung der Wärmepumpe ist im Absorber um so besser, je niedriger die Temperatur dieser Lösung am Ende des Absorptionsprozesses gehalten werden kann. Andererseits ist auch der Wärmeübergang im Rauchgasrestwärmetauscher effektiver, wenn das Kühlmittel eine niedrigere Temperatur hat. Diese Maßnahme ermöglicht es somit, den Gesamtwirkungsgrad des Verfahrens gegenüber vorbekannten Verfahren deutlich zu erhöhen.ίο This task is described in the introduction Method according to the invention solved by the characterizing features of patent claim The division the heat transfer fluid has the advantage that both in the absorber and in the flue gas residual heat exchanger Low-temperature heat transfer fluid enters In both cases, this is a better one To achieve efficiency, because the absorption capacity of the poor solution of the heat pump is in the absorber the lower the temperature of this solution at the end of the absorption process, the better can be. On the other hand, the heat transfer in the flue gas residual heat exchanger is also more effective if the coolant has a lower temperature. This measure thus makes it possible to increase the overall efficiency to increase the process significantly compared to previously known processes.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Diese zeigt eine schematische Ansicht einer Heizungsanlage mit einem aufgeteilten Wärmeträger-Flüssigkeitsstrom.The following description of a preferred embodiment of the invention serves in conjunction with the drawing for a more detailed explanation. This shows a schematic view of a heating system with a split heat transfer fluid flow.

Die zum Betrieb der in der Zeichnung dargestelltenThe operation of the shown in the drawing

Heizungsanlage verwendete Absorptionswärmepumpe umfaßt in der üblichen Weise einen Kot her 1, der über eine Kältemittelleitung 2 das Kältemittel nacheinander einem Verflüssiger 3, einer Kältemiteldrossel 4, einem Verdampfer 5 und einem Absorber 6 zuführt. Vom Kocher führt eine Lösungsmittelleitung 7, in die eine Lösungsmitteldrossel 8 eingeschaltet ist, ebenfalls zum Absorber 6, in dem die durch die Lösungsmittelleitung 7 strömende arme Lösung und das Kältemittel unter Abgabe von Wärme vereinigt werden. Die dadurch entstehende reiche Lösung wird mittels einer Pumpe 9 über eine Rückführleitung 10 wieder dem Kocher 1 zugeführt. Heating system used absorption heat pump includes in the usual way a manure her 1, which over a refrigerant line 2 the refrigerant successively a condenser 3, a refrigerant throttle 4, a Evaporator 5 and an absorber 6 supplies. A solvent line 7, into which a solvent throttle leads, leads from the cooker 8 is switched on, also to the absorber 6, in which the solvent line 7 flowing poor solution and the refrigerant are combined with the release of heat. The resulting The rich solution is fed back to the digester 1 by means of a pump 9 via a return line 10.

Der Kocher 1 wird mittels eines Brenners 16 beheizt, dessen Rauchgase durch einen Rauchgasrestwärmetauscher 15 hindurchgeleitet und anschließend dem Verdampfer 5 zugeführt werden, so daß die Rauchgase zusammen mit einem Umgebungsluftstrom 17 den Verdampfer durchsetzen. Die heißen Rauchgase geben im Rauchgasrestwärmetauscher 15 einen großen Teil der von ihnen mitgeführten Wärme an das kalte Wärmelrägermedium in einer Leitung 20 ab, wobei die Rauchgase infolge der niedrigen Temperatur der Würmelrägerflüssigkeit vorzugsweise unter den Taupunkt abgekühlt werden. Die dadurch abgekühlten Rauchgase enthalten jedoch immer noch eine erhebliche nutzbare Wärmeenergie, die im Verdampfer teilweise an das Kältemittel übertragen werden kann. Dabei erhöhen die Rauchgase die Temperatur des den Verdampfer durchsetzenden Gasstroms und erhöhen dabei einerseits den Wirkungsgrad der Wärmepumpe, andererseits verhindern sie aber auch bei relativ niedrigen Temperamren eine Zueisung des Verdampfers.The cooker 1 is heated by means of a burner 16, the flue gases of which are passed through a residual flue gas heat exchanger 15 passed through and then fed to the evaporator 5, so that the flue gases together pass through the evaporator with an ambient air stream 17. The hot smoke gases emit Flue gas residual heat exchanger 15 transfers a large part of the heat carried along by them to the cold heat transfer medium in a line 20, the flue gases as a result of the low temperature of the Würmelcarrieriquid preferably cooled below the dew point. Contain the cooled smoke gases however, there is still a considerable amount of usable thermal energy, which is partly transferred to the refrigerant in the evaporator can be transferred. In doing so, the flue gases increase the temperature of the one passing through the evaporator Gas flow and on the one hand increase the efficiency of the heat pump, on the other hand they prevent but also with relatively low temperaments an allowance of the evaporator.

Die Heizleitung 13 einer Heizung 14 weist stromaufwärts des Rauchgasrestwärmetauschers 15 eine Verzweigung 18 auf, von der eine erste Leitung 19 unterThe heating line 13 of a heater 14 has a branch upstream of the residual flue gas heat exchanger 15 18 on, of which a first line 19 below

Umgehung des Rauchgasrestwärmetauschers 15 durch den Absorber β und durch den Verflüssiger 3 zur Heizung 14 führL Kine zweite Leitung 20 führt durch den Rauchgasrestwarmetauscher 15 hindurch unter Umgehung des Absorbers 6 und des Verflüssiger ä 3 direkt zur Heizung 14. Die Aufteilung der Wärmeträgerflüssigkeits-Teilströme auf die erste und die zweite Leitung 19 bzw. 20 ist mittels eines einstellbaren Dreiwegeventils 21 einstellbar; dies ist in der Zeichnung durch den Stellantrieb Mdes Dreiwegeventils 21 angedeutet.Bypassing the flue gas residual heat exchanger 15 through the absorber β and through the condenser 3 to the heater 14. The second line 20 leads through the flue gas residual heat exchanger 15, bypassing the absorber 6 and the condenser ä 3 directly to the heater 14 first and second lines 19 and 20 can be adjusted by means of an adjustable three-way valve 21; this is indicated in the drawing by the actuator M of the three-way valve 21.

Der Teilstrom wird in der ersien Leitung 19 im Absorber 6 und im Verflüssiger 3 erwärmt, während der Teilstrom in der zweiten Leitung 20 nur durch die Rauchgase erwärmt wird. Die Aufteilung der Teilströme wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß bei niederen Umgebungstemperaturen ein größerer Anteil durch die zweite Leitung 20 geführt wird, da der Wirkungsgrad der Wärmepumpe mit abnehmender Außentemperatur abnimmt.The partial flow is in the first line 19 in the absorber 6 and heated in the condenser 3, while the partial flow in the second line 20 only through the Flue gases is heated. The division of the partial flows is preferably chosen so that in the case of lower Ambient temperatures, a larger proportion is passed through the second line 20, since the efficiency the heat pump decreases as the outside temperature decreases.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Claim:

Method for operating a heating system with an absorption heat pump, in which heat transfer fluid the heating system flows through the absorber and the condenser of the absorption heat pump for the purpose of heat transfer, in which the flue gases from the heater of the absorption heat pump in a flue gas residual heat exchanger transfers to heat transfer fluid, and in which one the The cooled flue gases then flow through the evaporator of the absorption heat pump to extract more heat from them and transfer this to the refrigerant in the evaporator, whereby a stream of the heat transfer fluid bypassing the flue gas residual heat exchanger first through the absorber and then through the condenser of the heating system, thereby characterized in that a separated partial flow of the heat transfer fluid in the flue gas residual heat exchanger heated and bypassing the absorption heat pump (absorber and condenser) is fed directly to the heating system.