DE3222406C2 - Verfahren zur Wärmerückgewinnung - Google Patents

Abstract

Zur Wärmerückgewinnung wird vorgeschlagen, ein Wärmerückgewinnungssystem mit kreislaufverbundenen Wärmeübertragern und ein vorzugsweise nach dem "Lorenz-Prinzip" betriebenes Wärmepumpensystem zu kombinieren. Im Gegensatz zu einer bekannten Verfahrensweise soll jedoch der Flüssigkeitskreislauf während des Betriebes der Wärmepumpe, die wahlweise abschaltbar sein soll, nicht in zwei oder drei separate Kreisläufe aufgeteilt werden müssen, sondern der Flüssigkeitskreislauf unverändert weiterbetrieben werden. Dazu wird vorgeschlagen, das den Fortluftkühler verlassende warme Wärmeträgermittel im Kondensator der Wärmepumpe zusätzlich aufzuheizen und das die Vorwärmer- bzw. Kühlergruppe verlassende kalte Wärmeträgermittel in einem Verdampfer der Wärmepumpe zusätzlich abzukühlen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-Οϊ 27 57 721 ist ein derartiges Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Luft bekannt, wobei Kreisläufe mit einem Wärmeträgermittel verwendet werden, dessen Eintrittstempel aturen in eine Vorwärmer- bzw. Kühlergruppe mittels eines Wärmepumpenprozesses verändert werden, wobei im Kreislauf ein Frischlufterwärmer, ein Verdampfer und ein Kondensator einer Wärmepumpe sowie ein Fortluftkühler angeordnet sind.

Um den Energiebedarf zur Durchführung eines Trocknungsverfahrens zu verringern, ist aus der DE-OS 29 22179 eine Einrichtung zum Temperieren von Trocknungsluft bekannt, der zur indirekten Wärmerückgewinnung außer einem geschlossenen Rohrleitungssystem einschließlich Umwälzpumpe ein Wärmepumpenkreislauf in Form von über Rohrleitungen miteinander verbundenen Verdampferteil, Verdichter, Kondensatorteil sowie ein Druckreduzierungsventil zugeordnet ist Damit läßt sich die Wärme vom durch die Rohrleitungen des Wärmepumpenkreislaufs strömenden Wärmeträger aus der abströmenden Fortluft aufnehmen und diese Wärme über den durch die Rohrleitungen des Wärmepumpenkreislauf strömenden Wärmeträger an die zuströmende Außenluft abgeben, wobei diese Wärme durch den Verdichter auf ein höheres Energieniveau gebracht werden kann.

Dieses bekannte Wärmerückgewinnungssystem erfordert stets zweistufig ausgeführte Wärmeübertragungsgruppen. Hierdurch sind verschiedene Betriebsarten möglich, bei denen die Wärmepumpe, sofern sie mitbetrieben wird, stets die gesamte Wärme, die über sie zurückgewonnen wird, durch den Kältemittelkreislauf überträgt. In diesem Falle ist eine Aufteilung des Flüssigkeitskreislaufs mit Hilfe von Umschaltventilen notwendig, die den Fortluftkühler von der unmittelbaren Verbindung zum Außenluftvorwärmer abtrennen und direkt mit dem Verdampfer der Wärmepumpe verbinden. Ebenso ist durch ein Umschalten der Ventile der Außenluftvorwärmer separat mit dem Kondensator der Wärmepumpe zu verbinden. Der gesamte Flüssigkeitskreislauf muß somit in zwei oder drei separate Kreisläufe aufgeteilt werden, wenn die Wärmepumpe eingeschaltet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so betreiben zu können, daß auch ohne Vcntilumstellungen ein Betrieb sowohl uit als auch ohne Wärmepumpe möglich ist

ίο Ausgehend von einem Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Forlluft in einer Klimaanlage gemäß DE-OS 27 57 721, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, daß eine Wärmeträgerflüssigkeit in ein-*m geschlossenen Kreislauf nacheinander den Fortluftkühler und den Kondensator durchläuft dabei aufgeheizt wird, dann den Frischlufterwärmer und den Verdampfer durchläuft und dabei abgekühlt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren strömt das in dem Rohrleitungssystem zirkulierende flüssige Wärmeträgerniittel vom Forüuftkühler durch den Kondensator der Wärmepumpe zu dem Außenluftvorwärmer und von dort aus durch den Verdampfer der Wärmepumpe zu dem Fortluftkühler. Dadurch läßt sich also stets ein geschlossener Kreislauf aufrechterhalten, so daß aufwendige Um- und Abschaltventile entbehrlich sind. Bei abgeschalteter Wärnvipumpe vollzieht sich die Wärmerückgewinnung innerhalb des unveränderten Systems nach einem an sich bekannten Verfahren. Das System ist in der VDI-Richtlinie 2071 als »Regeneratoren mit Trennflächen (Kategorie II)« bezeichnet Mit diesem System für sich sind jedoch nur verhältnismäßig geringe Rückwärmewerte erzielbar. In der erfindungsgemäßen Kombination mit dem Wärmepumpensystem bietet dieses System dagegen konzeptionelle und konstruktive Vorteile:

— Die Schaltung ist anlagentechnisch einfach auszuführen, wobei keine Umschalt- oder Regelorgane benötigt werden.

— Der Wärmerückgewinner kann bei geringer Last ohne Wärmepumpe nach herkömmlicher Art betrieben werden.

— Vorhandene Wärmerückgewinner, die als Regeneratoren mit Trennflächen (Kategorie II) betrieben werden, lassen sich mit geringem Umbauaufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweitern.

— Gegenüber herkömmlichen Wärmerückgewinnern mit Wärmepumpen lassen sich wesentlich günstigere Lcistungszahlen (z. B. um 50% höher) erzielen.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Abkühlung bzw. Anwärmung der Wärmeträgerflüssigkeit im Kondensator bzw. im Verdämpfer mit Hilfe eines »Lorenz-Prozesses«.

Nach einer weiteren vorteilhaften Variante kann die Abwärme eines eine Kompressionswärmepumpe antreibenden Motors für das Nachheizen der Frischluft verwendet werden. Desgleichen kann auch die Enthitzungswärme in einem zusätzlichen Wärmeübertrager an die aufzuwärmende Frischluft abgegeben werden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Verfahren zur Wärmerückgewinnung ebenso wie bei einer Klimaanlage auch bei Trockenprozessen in der gleichen vorteilhaften Weise anzuwenden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Anlagenschema; F i g. 2 ein Temperaturschema.

'p Die Anlage gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen

f 3 aus einer die zuströmende Frischluft (Außenluft) erwär-

|| mende Vorwärmergruppe VW und einer Nachwärme-

£1 gruppe NW sowie einer die abströmende Fortluft küh-

ψΙ !enden Kühlergruppe K.

jS Die Vorwärmer- bzw. KOhlergruppen sind mit einem

:«ί; Flüssigkeitskreislauf FK sowie mit einer durch einen

Z_i Verbrennungsmotor M betriebenen Kompressionswär-

ψ mepumpe KWP verbunden, deren Motorwärme für das

'Ü Nachheizen der zuströmenden Außenluft in der Nach-

& wärmergruppe Λ/H^verwerdet wird.

% Wie das Temperaturschema in F i g. 2 zeigt, erfolgt

:'S die Anhebung der Flüssigkeitstemperatur im Konden-

y sator und die Absenkung der Flüssigkeitstemperatur im

it Verdampfer. Dabei wird zur Optimierung der Wärme-

s§ rückgewinnung die zirkulierende Rüssigkeitsmenge auf

S-ji ein bestimmtes Verhältnis zu den Außen- bzw. Fortluft-

t mengen fest eingestellt. Der gleitende Temperaturver-

ψ_ lauf im Kondensator bzw. Verdampfer wird mit Hilie

Ψ des »Lorenz-Prozesses« erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

25

40

45

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Forllufl in einer Klimaanlage mit einer einen Zwischenkreis durchlaufenden Wärmeträgerflüssigkeit zum Obertragen von Wärme zwischen der Frischluft bzw. der Fortluft und der Wärmeträgerflüssigkeit, wobei in dem Zwischenkreislauf ein Fortluftkühler (K), ein Frischlufterwärmer (VW) sowie ein Verdampfer (Vap) und ein Kondensator (Kond) einer Wärmepumpe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgerflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf (FK) nacheinander den Fortluftkühler (K) und den Kondensator (Kond) durchläuft, dabei aufgeheizt wird, dann den Frischlufterwärmer (VW) und den Verdampfer (Vap) durchläuft und dabei abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Anwormung bzv/. Abkühlung der Wärmeträgerflüssigkeit im Kondensator (Kond) bzw. im Verdampfer (Vap) mit Hilfe eines »Lorenz-Prozesses« erfolgt.