DE3302065A1

DE3302065A1 - Sorptionswaermepumpe

Info

Publication number: DE3302065A1
Application number: DE19833302065
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. 5630 Remscheid Kantner
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1982-02-06
Filing date: 1983-01-22
Publication date: 1983-08-18

Description

a Joh. VaI L lan t GmbH ;. U)

UL 92 8

; 1. 01 83

Sorptionswärmepumpe

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sorptionswärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Solche Sorptionswärmepumpen weisen in der Regel eine Regelung beziehungsweise Steuerung auf. So ist eine Regelung für den Druck beziehungsweise für die Temperatur im Hochdruckteil der Wärmepumpe bekanntgeworden, wobei als Stellgrößen der Brennstoffdurchsatζ für den Brenner des Austreibers und der Lösungsmitteldurchsatz an reicher Lösung zum Austreiber vorgesehen sind. Weiterhin ist es üblich, im Zuge des Kältemittelweges zwischen Kondensator und Verdampfer ein Expansionsventil zu schalten, dessen Querschnitt steuerbar ist.

Einer solchen Regelung beziehungsweise Steuerung haftet der

Nachteil an, daß der Proportionalstellbereich des Gasmagnetventils' einerseits , des Antriebsmotors für die Lösungsmit-'telpumpe andererseits sowie zum dritten des Stellmotors für das Expansionsventil relativ groß sein müssen und dessen Querschnitte sehr klein, was diese Geräte naturgemäß verteuert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Stellgrößen des Brennstoffdurchsatzes, des Lösungsmitteldurchsatzes und des Kältemitteldurchsatzes die Regelung beziehungsweise Steuerung zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsheispiel der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Prinzipdarstellung der Schaltung einer Sorptionswärmepumpe dargestellt.

Ein Austreiber 1 ist innerhalb einer Kolonne 2 angeordnet, die außerdem noch einen Rektifikatorbereich 3 und einen Rückflußkühler 4 enthält. Zwischen Rektifikator und Austreiber befindet sich eine Wärmetauscher-Rohrschlange 5, die als Lösungsrückführung die Wärme der armen Lösung soweit wie mög-

lieh an den Kocher rückführt, so daß der nachgeschaltete Temperaturwechsler 40 nicht mehr soviel Wärme an die reiche Lösung abführen muß und daher kleiner dimensioniert werden kann.

Der Kocher wird von einer Wärmequelle 6 beheizt, die aus einem Brenner besteht, der über eine Brennstoffzuführleitung 7, die von einem Brennstoffventil 8 beherrscht und von einem Brennstoffvorrat gespeist wird. Im Inneren 9 des Austreibers ist ein Druck- beziehungsweise Temperaturfühler 10 angeordnet, der über eine Meßleitung 11 den Öffnungsgrad des Brennstoffventile steuert.

Im Innenraum 9 des Austreibers stellt sich ein Flüssigkeitsspiegel 12 von Lösung ein, der von einem Füllstandsfühler 13 abgeführt und auf einen Füllstandsregler 14 gegeben wird. Stellglied des Füllstandsreglers 14 ist ein Motor 15 für eine Lösungsmittelpumpe 16.

Vom Kopf 17 des Austreibers führt eine Kältemittel-Dampfleitung 18 zu einem Kondensator 19, der als Wärmetauscher ausgebildet ist und zu diesem Zweck eine Rohrschlange 20 aufweist, die einen Rücklauf 21 und einen Vorlauf 22 aufweist, die beide zu einem Verbraucher 49, insbesondere einer Fußbodenumlaufheizung oder einer Radiatorenheizung, führen. Vom Kondensator führt eine Leitung 23 für verflüssigtes Kältemittel zu einem Kältewechsler 24, an den sich eine mit einem Expansionsventil 25 versehene weitere Leitung 26 anschließt,

die zu einetn Verdampfer 27 führt. Der Verdampfer ist ein Wärmetauscher, der einer Umweltenergiequelle 29 ausgesetzt ist. Im Ausführungsbeispiel· wird der Verdampfer mittels eines Gebläses 28 von Umgebungsluft 29 umspült.

Hinter dem Verdampfer setzt sich die Kältemittelleitung als
Kältemittel-Dampfleitung 30 fort und führt zum Kältewechsler 24, der seinerseits über eine Leitung 31 niit einem Absorber
32 verbunden ist.

Dem Absorber nachgeschaltet ist über eine Leitung 34 ein Sammelgefäß 33» das über eine Leitung 34 mit der Losungsmittelpumpe 16 verbunden ist. Die Leitung 34 setzt sich hinter der Losungsmittelpumpe zu einem Drei-Wege-Ventil 35 fort, dessen einer Ausgang 36 über eine Leitung 37 mit einer Rohrschlange 38 des Rückflußkühlers 4 verbunden ist. Stromab des Rückflußkühlers mündet die Leitung 38 im Rektifikator 3, das heißt
am Außenmantel der Kolonne 2.

Vom Austreiber führt eine Leitung 39 für arme Lösung über
die Rohrschlange 5 zu einem Temperaturwechsler 40, hinter
dem sie sich, zu einem Expansionsventil 41 führend, fortsetzt, an die sich der Absorber 32 anschließt. Der zweite
Anschluß 42 des Drei-Wege-Ventils führt zu einer Leitung 43 > die über den Temperaturwechsler gleichermaßen in den Bereich des Rektifikators 3 der Kolonne 2 führt.

Auch der Absorber ist als Wärmetauscher ausgebildet und dem-

äß mit einer Rohrschlange 44 versehen, in die eine Ver-.ucherrücklaufleitung 45 mündet und von der eine Verbrauirvorlaufleitung 46 abgeht.

e Leitungen 46 und 22 vereinigen sich "bei 47 und bilden ne Verbrauchervorlaufleitung 48, die zu einem Verbraucher

führt. Dieser Verbraucher kann eine Fußbodenheizung, eine idiatorenheizung oder Gemisch beider sein, es ist auch mög-Lch, daß er zusätzlich oder isoliert einen Gebrauchswasserpeicher darstellt. Vom Verbraucher 49 geht eine mit einer mwalzpumpe 50 versehene Rücklauf leitung 51 ab, die zu einem >rei-Wege-Ventil 52 führt, das von einem Stellglied 53 beierrscht ist. Von den Anschlüssen des Ventils 52 zweigen die Leitungen 45 und 21 a"b.

Das Gasventil 8 ist über Stelleitung 54 mit einer Steuerung 55 verbunden, die über eine Handhabe 56 einstellbar ist. Eine weitere Steuerleitung 57 führt zum Motor 15 der Pumpe, beziehungsweise eine Stelleitung 58 führt zu einem Stellmotor 59, der das Drei-Wege-Ventil 35 "beherrscht. Die Steuerung 55 ist so ausgelegt, daß sie drei unterschiedliche Stufen vorgibt, somit kann das Gasventil 8 einen kleinen, einen mittleren und einen großen Durchsatz vorgehen, entsprechend können am Motor 15 über die Stelleitung 57 unterschiedliche Drehzahlstufen vorgegeben werden, so daß die Lösungsmittelpumpe 16 mit kleiner, mittlerer und großer Drehzahl laufen kann. Das gleiche gilt für den Stellmotor 59, so daß das Drei-Wege-Ventil eine Stellung einnehmen kann, "bei der ein größerer Anteil

Durchsatz aus der Leitung 34 in die Leitung 37 geht und ein entsprechend kleinerer Durchsatz durch die Leitung 43. In einer zweiten Stellung können die Teildurchsätze der Leitungen 37 und 43 gleich groß sein, während in einer dritten Stellung der größere Durchsatz durch die Leitung 43 geht und der kleinere Durchsatz durch die Leitung 37·

Die Füllstandsregelung ist so ausgestaltet, daß vom Füllstandsfühler 13 die Oberfläche 12 des Pegels der Lösung abgetastet wird und daß vom Regler 14 dieser Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen wird, bei Über- oder Unterschreiten wird der Motor 15 der Lösungsmittelpumpe in seiner Drehzahl nachgeführt .

Die eben beschriebene Sorptionswärmepumpe weist folgende Funktionen auf: Der Austreiber 1 wird vom Brenner 6 beheizt, so daß die über die Leitungen 38 und 43 im Bereich des Rektifikators 3 in. die Kolonne 2 einströmende reiche Lösung in Kältemitteldampf und arme Lösung getrennt wird, wobei die arme Lösung den unteren Teil des Austreibers 1 bis zum Niveau 12 füllt. Arme Lösung verläßt den Austreiber über die Leitung 39 und wird im Temperaturwechsler 40 heruntergekühlt. Im Bereich des Temperaturwechslers wird dafür die reiche Lösung erwärmt, bevor sie dem Austreiber zugeführt ist. Stromab des Temperaturwechslers 40 wird die arme Lösung mittels des Expansionsventils 41 entspannt und gelangt in den Absorber 32.

Der im Bereich der Kolonne 2 entstehende Kältemitteldampf

heizt im Kopf 17 der Kolonne 2 die reiche Lösung, die in den Rückflußkühler 4 über die Leitung 38 einfließt, vor und erniedrigt somit sein Temperaturniveau, so daß er in der gewünschten Menge verflüssigt wird. Der verbleibende Kältemitteldampf wird über die Leitung 18 in den Kondensator 19 geführt und kondensiert hier. Das Kondensat gelangt über die Leitung 23 in den Kältewechsler 24 und wird hier abgekühlt. Das abgekühlte Kondensat gelangt über die Leitung 26 zum Expansionsventil 25, wird hier entspannt und erreicht den Verdampfer 27, wo das Kondensat unter Zuhilfenahme von Fremdenergie aus der Umwelt 29 verdampft wird. Kältemitteldampf erreicht über die Leitung 30 den Kältewechsler 24 und wird hier erwärmt, bevor er über die Leitung 31 in den Absorber kommt. Im Absorber vereinigen sich Kältemitteldampf und arme Lösung zu reicher Lösung, die über die Leitung 34 in den Sammler 35 gelangt. Die in der Leitung 34 angeordnete Lösungsmittelpumpe 16 fördert die reiche Lösung über das Drei-Wege-Ventil 35 einmal über die leitung 37 in den Dephlegmator und zum anderen über die Leitung 43, über den Temperaturwechsler 40 in den Rektifikator.

Das Fluid des Verbrauchers 49 ist über eine Parallelschaltung von Kondensator und Absorber aufgeheizt: Die Pumpe 50 fördert über die Rücklaufleitung 51 das Verbraucherfluid aus dem Verbraucher 49 in Richtung auf das Drei-Wege-Ventil Dieses beherrscht die Verteilung der Durchsätze durch den Kondensator und den Absorber, denn je nach Freigabe der Durchsätze in den Leitungen 21 und 45 werden unterschiedliche

Durchsätze des Verbraucherfluids durch die Wärmetauscherrohrschlangen 20 und 44 erzielt. Beide Teildurchsätze vereinigen sich an der Vereinigungsstelle 47 und werden über die Verbrauchervorlaufleitung 48 dem Verbraucher wieder zugeführt.

Somit ist es also möglich, der Steuerung 55 - die auch als Regelung ausgebildet sein kann - drei diskrete Stellungen zuzuordnen, die dann das G-asmagnetventil 8 bezüglich seines Öffnungsgrades und den Antriebsmotor 15 der Lösungsmittelpumpe 16 bezüglich seiner Drehzahl und gegebenenfalls den Stellmotor 59 bezüglich der Verstellung des 3-Wege-Ventils 35 einnehmen. Gegebenenfalls kann auch der Durchlaß der Expansionsventile 41 und 25 entsprechend verstellt werden. Führt weder die eine noch die andere Stellung der Steuerung beziehungsweise Regelung zum gewünschten Verhalten der Sorptionswärmepumpe, und zwar aus dem Grunde, weil eigentlich eine Zwischenstellung angefahren werden müßte, so werden Zwischenstellungen lediglich und ausschließlich, durch eine kontinuierliche Verstellung des Gasmagnetventils 8 alleine vorgenommen, mit der Verstellung des Gasmagnetventils wird demgemäß die Differenz zwischen zwei Stellungen der Steuerung überbrückt.

Claims

Joh. Vaillant GmbH u. Co DE 92 8 Γ I. OZ 83 Ansprüche

1. Sorptionswärmepumpe mit einem Austreiber, einem Kondensator, Expansionsstellen, einem Verdampfer sowie einem Absorber, einer Lösungsmittelpumpe sowie einem den Austreiber beheizenden, brennstoffventilbeherrschten Brenner und einer Steuerung beziehungsweise Regelung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgrößen der Steuerung/Regelung (55)> nämlich der Brennstoffdurchsatz sowie der Durchsatz von Lösungsmittel in den Austreiber stufenweise verstellt werden und Zwischenstellungen der Steuerung ausschließlich durch eine Verstellung des Durchsatzes des Brennstoffventils erreicht werden.

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