DE3314613C2 - Verfahren zum Betreiben einer Sorptionswärmepumpe und Sorptionswärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Absorptionswärmepumpe mit einem von einer Wärmequelle beheizten Austreiber, Kondensator, Drosselstellen, Verdampfer, Absorber sowie diese verbindende Leitungen. Zur Lösung der Aufgabe, einerseits die den Rauchgasen der Wärmequelle innewohnende Energie soweit als möglich auszunutzen, andererseits Schäden durch Kondensat in den Leitungsführungen weitestgehend zu vermeiden, besteht die Erfindung darin, daß die den Absorber (18) verlassende reiche Lösung mittels des den Verdampfer (26) verlassenden Kältemittels unterkühlt wird und anschließend mittels Rauchgasen der Wärmequelle (2) sowie der warmen Lösung aufgewärmt wird und daß die Rauchgase dem den Verdampfer (26) speisenden Luftstrom beigemischt werden, nachdem sie vorher getrocknet wurden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Absorptionswärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus H. Glaser »Thermodynamisch^ Grundlagen der Absorptionswärmepumpen«, Tagungsbericht, Vulkan Verlag Essen 1977, Seiten 62 bis 77, ist ein Verfahren zum Betreiben einer Absorptionswärmepumpe bekanntgeworden, die einen von einer Wärmequelle beheizten Austreiber, einen Kondensator, Drosselstellen, einen Verdampfer sowie Absorber und diese verbindende leitungen aufweist, wobei die den Absorber verlassende reiche Lösung mittels des den Verdampfer verlassenden Kältemittels unterkühlt wird. Hierzu ist ein Temperaturwechsler vorgesehen, durch den sowohl die reiche Lösung wie auch die arme Lösung und der Kältemitteldampf gegeben wird. Eine Aufwärmung der armen Lösung mittels Rauchgasen der Wärmequelle, eine Beimischung der Rauchgase in den den Verdampfer speisenden Luftstrom und eine Trocknung dieser Rauchgase ist hierbei nicht vorgesehen.

Weiterhin ist es aus der DE-OS 30 18 710 bekanntgeworden, die aus dem Austreiber stammenden Abgase in einen Rauchgas-Zuluftkondensationswärmetauscher unter Kondensation zu leiten, um so die Kondensationswärme zur Aufheizung der Zuluft zu benutzen. Hierbei findet keine Unterkühlung und Trocknung der Rauchgase statt, wozu man die den Verdampfer verlassende Luft ausnutzen könnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die den Rauchgasen der Wärmequelle des Austreibers innewohnende Energie soweit wie möglich auszunutzen, wobei ein weiterer Kondensatausfall in nachfolgenden Rohrleitungen weitestgehend vermieden werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale.

Eine gegenständliche Ausgestaltung ist Gegenstand des Anspruchs zwei.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert

In der Figur ist eine Prinzipdarstellung der Leitungsführung einer Absorptionswärmepumpe dargestellt

Eine Absorptionswärmepumpe weist einen Austreiber 1 auf, der von einer Wärmequelle 2, beispielsweise in Gestalt eines Gasbrenners beheizt ist, der über eine mit einem Brennstoffventil 3 versehene Brennstoffzuleitung 4 mit Energie gespeist ist Der untere Bereich des Austreibers 1 ragt in einen Feuerungsraum 5, an dessen Unterseite 6 Frischluft als Verbrennungsluft aus dem Aufstellungsraum des Austreibers 1 angesaugt wird.

Ein Abgaszug 7 führt zu einem Rauchgaswärmetauscher 8, von dem sich eine Abgasleitung 9 zu einem Trocknungswärmetauscher 10 fortsetzt, der innerhalb eines Luftkanals 11 angeordnet ist

Der Austreiber 1 weist etwa in seinem mittleren Bereich einen Rektifikator 12 und in seinem oberen Bereich einen Dephlegmator 13 auf.

Vom Austreiber 1 führt eine Leitung 14 für arme Lösung zu einem Temperaturwechsler 15, den die arme Lösung über eine Leitung 16 verläßt, die zu einem Expansionsventil 17 und anschließend zu einem Absorber 18 führt Air. Kopf des Austreibers 1 geht eine Kältemitteldampfleitung 19 ab, die zu einem Kondensator 20 führt Der Kondensator ist über eine Leitung 21 mit einem im Luftkanal 11 angeordneten Wärmetauscher 22 verbunden, von dem eine Leitung 23 zu einem Expansionsventil 24 führt, dem über eine Leitung 25 der gleichfalls im Luftkanal 11 angeordnete Verdampfer 26 nachgeschaltet ist, der über eine Dampfleitung 27 mit dem Absorber 18 verbunden ist. Hierbei ist im Sumpf 28 des Absorbers eine Wärmetauscherrohrschlange 29 vorgesehen, deren dem Verdampfer 26 abgewandtes Ende bis zu einer mittleren Höhe 30 im Innenraum des Absorbers 18 reicht und dort endet.

Den Absorber verläßt am unteren Ende im Sumpf 28 eine Leitung 31 für reiche Lösung, die mit einer Lösungsmittelpumpe 32 versehen ist und zum Rauchgaswärmetauscher 8 führt. Hinter dem Rauchgaswärmetauscher 8 wird die reiche Lösung in einer Leitung 33 geführt, die an den Temperaturwechsler 15 angeschlossen ist. Der Temperaturwechsler 15 ist mit dem Rektifikator 12 über eine Leitung 34 für reiche Lösung verbunden.
Ein Verbraucher 35 in Gestalt einer Fußbodenheizung, einer Radiatorenheizung oder eines Brauchwasserspeichers oder aus mehreren dieser Elemente ist mit einer Vorlaufleitung 36 und einer mit einer Umwälzpumpe 37 versehenen Rücklaufleitung 38 versehen, die zu einer Wärmetauscherrohrschlange 39 führt, die im Inneren des Kondensators 20 angeordnet ist. Auch im Absorber 18 ist eine Wärmetauscherrohrschlange 40 angeordnet, die über eine Leitung 41 mit der Rohrschlange 39 verbunden ist. Die Rohrschlange 40 ist mit einer Rohrschlange verbunden, die den Dephlegmator 13 bildet und im Dom des Austreibers 1 angeordnet ist. An den Dephlegmator ist die Verbrauchervorlaufleitung 36 angeschlossen. Das den Verbraucher speisende Heizungsfluid zirkuliert demgemäß durch den Kondensator, den Absorber und den Dephlegmator der Wärmepumpe, wobei das Verbraucherfluid dreistufig in Serie aufgeheizt wird, während es unter Wärmeabgabe im Verbraucher 35 gekühlt wird.

Der Luftkanal 11 saugt über sein einströmseitiges En-

de 42 Luft aus der Atmosphäre an und beaufschlagt mit Leitung 19 den Austreiber 1 verläßt dieser Luft den Wärmetauscher 22 Stromab des War- Die Rauchgase der Wärmequelle 2 beheizen somit

metauschers 22 ist der Verdampfer 26 angeordnet, an zunächst den Austreiber 1 und anschließend den Rauehden sich der Rauchgaswärmetauscher 10 anschließt Am gaswärmetauscher 8. Danach werden die Rauchgase ausströmseitigen Ende 43 des Luftkanals 11 ist ein von 5 über die Leitung 9 dem Trocknungswärmetauscher einem nicht weiter dargestellten Motor angetriebenes zugeführt Hier werden die Rauchgase im Bereich des Sauggebläse 44 angeordnet Luftkanals 11 der kältesten Stelle dieses Luftkanals aus-

Der Trocknungswärmetauscher 10 ist an seiner tief- gesetzt, die sich stromab des Verdampfers 26 befindet sten Stelle mit einem Schwimmerventil 45 versehen, das Damit werden die Rauchgase auf ein Temperaturniveau eine Konciensatabströmleitung 46 beherrscht Vom io gebracht, das tiefer ist als das Temperaturniveau der Trocknungswärmetauscher 10 führt eine Rauchgaslei- Umgebungsluft Hier fällt in größeren Mengen Rauchtung 47, die mit einer Verschlußklappe 48 versehen ist, gaskondensat an, das über das Schwimmerventil 45 und zum Luftkanal 11, die Austrittsöffnung 49 der Rauch- die Kondensatleitung 46 entfernt wird. Das Rauchgas gasleitung 47 liegt zwischen dem Wärmetauscher 22 gelangt anschließend über die mit der Drosselklappe und dem Verdampfer 26. 15 versehene Leitung 47 zum Ende 49 der Leitung und wird

Die eben geschilderte Sorptionswärmepumpe weist hier dem den Verdampfer speisenden Luftstrom beigefolgende Funktionen auf: Durch Zufuhr von Brennstoff mischt Da sich der Rauchgasanteil und der Luftstrom über das Brennstoffventil 3 und die Brennstoffleitung 4 im Kanal 11 wie etwa 1 :100 verhalten und die Tempewird die Wärmequelle 2 mit Energie versorgt und der ratur der Umgebungsluft höher ist als die der vorher im Austreiber 1 beheizt. Das führt dazu, daß aus der Lö- 20 Trocknungswärmetauscher heruntergekühlten Rauchsung, die sich am Boden des Austreibers ansammelt, gase, findet im Bereich des Luftkanals 11 eine weitere arme Lösung über die Leitung 14 und Kältemitteldampf Kondensatbildung nicht mehr statt.

nach Rektifikation und Dephlegmierung über die Lei-

tung 19 ausgetrieben werden. Der Kältemitteldampf ge- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

langt in den Kondensator 20 und kondensiert hier unter der Einwirkung des kühlenden Verbraucherfluids. Kondensiertes Kältemittel gelangt über die Leitung 21 in den dem Luftstrom ausgesetzten Wärmetauscher 22 und wird hier unterkühlt, wobei das kondensierte Kältemittel Wärme an den Luftstrom im Kanal 11 abgibt. Nach Unterkühlung gelangt das Kältemittelkondensat über die Leitung 23 zum Expansionsventil 24, wird hier entspannt und gelangt in den Verdampfer 26. Hier verdampft das entspannte Kältemittel teilweise unter Wärmeaufnahme aus dem Luftstrom des Kanals 11. Das verdampfte Kältemittel, das noch geringe flüssige Bestandteile aufweist, gelangt über die Leitung 27 in den Sumpf 28 des Absorbers 18.

Die den Austreiber 1 verlassende arme Lösung gelangt über die Leitung 14 in den Temperaturwechsler 15 und gibt hier Wärme an die über die Leitungen 33 und 34 zurückfließende reiche Lösung ab. Die abgekühlte arme Lösung gelangt über die Leitung 16 zu dem Expansionsventil 17, wird hier entspannt und erreicht den Absorber 18. Im Absorber vermischen sich Kältemittel und arme Lösung und geben Wärme über die Rohrschlange 40 an -das Verbraucherfluid ab. Da die Lösungsmittelpumpe 32 reiche Lösung über die Leitung 31 aus dem Sumpf 28 des Absorbers 18 abzieht, passiert die reiche Lösung die Rohrschlange 29 beim Verlassen des Absorbers. Dabei erfolgt eine Nachverdampfung von Kältemittelflüssigkeit und eine Überhitzung des verdampften Kältemittels unter Wärmeaufnahme aus der reichen Lösung, die sich entsprechend unterkühlt. Durch Steuerung der Kältemittelzufuhr zum Verdampfer wird die Unterkühlung so bemessen, daß die Lösungsmittelpumpe 32 kavitationsfrei arbeitet. Mit der auf dem niedrigeren Temperaturniveau befindlichen reichen Lösung wird der Rauchgaswärmetauscher 8 gespeist. Aufgrund dieses niedrigen Temperaturniveaus ist es möglich, den Rauchgasen einen großen Teil der ihnen noch innewohnenden Wärme zu entziehen. Die aufgeheizte reiche Lösung gelangt über die Leitung 33 zum Temperaturwechsler 15 und wird hier in einer zweiten Stufe von der den Austreiber 1 verlassenden armen Lösung vorgeheizt. Die in den Austreiber 1 eintretende reiche Lösung kühlt im Bereich des Rektifikators den ausgetriebenen Kältemitteldampf, bevor dieser über die

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben einer Absorptionswärmepumpe mit einem von einer Wärmequelle beheizten Austreiber, einem Kondensator, Drosselstellen, einem Verdampfer sowie Absorber und diese verbindende Leitungen, wobei die den Absorber verlassende reiche Lösung mittels des den Verdampfer verlassenden Kältemittels unterkühlt wird und ein Wärmetausch zwischen reicher und armer Lösung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die reiche Lösung anschließend mittels Rauchgasen der Wärmequelle aufgewärmt wird und daß die Rauchgase dem den Verdampfer speisenden Luftstrom beigemischt werden, nachdem sie vorher mittels der den Verdampfer verlassenden Luft durch Unterkühlung getrocknet wurden.

2. Absorptionswärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Rauchgasleitung (7,9,47, It) ein Rauchgaswärmetauscher (8) und ein Trocknungswärmetauscher (10) angeordnet sind, daß der Trocknungswärmetauscher (10) in einem Luftkanal (11) für den Verdampfer (26) stromab des Verdampfers angeordnet ist und daß die Rauchgasleitung (47) einen Auslaß (49) aufweist, der im Luftkanal (11) stromauf des Verdampfers (26) angeordnet ist