DE3408193A1

DE3408193A1 - Method for raising the temperature of heat and heat pump

Info

Publication number: DE3408193A1
Application number: DE19843408193
Authority: DE
Inventors: Markus 8085 Erding Rothmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Zeo Tech Zeolith Technologie GmbH
Priority date: 1984-03-06
Filing date: 1984-03-06
Publication date: 1985-09-19
Also published as: DE3408193C2

Abstract

By supplying heat at a high temperature T2, working fluid is expelled from a solid adsorption medium at a relatively high pressure by means of an expeller/adsorber. The gaseous working fluid escaping is converted at a predetermined temperature T1<'> into a liquid phase and at the same time releases heat. At low temperature T0 and low pressure p0, the working fluid is, with heat being supplied, transferred into the gaseous state and adsorbed by the adsorption medium in a second expeller/adsorber at medium temperature T1, with heat being added. The expeller/adsorbers change function cyclically. Before the function change, a double internal heat exchange is carried out between the expeller/adsorbers firstly by pressure equalisation and subsequently by heat transmission. By using adsorber liquid, the phase change of the woking fluid can take place at a pressure which is freely selectable within limits.

Description

Verfahren zum Erhöhen der Temperatur von Wärme Method of raising the temperature of heat

sowie Wärmepumpe Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erhöhen der Temperatur von Wärme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. and heat pump The present invention relates to a method for increasing the temperature of heat according to the preamble of claim 1.

Unter einer Wärmepumpe versteht man eine Vorrichtung, die durch Zufuhr von Energie Wärme von niedriger auf eine höhere Temperatur bringt. Die vorliegende Erfindung betrifft Sorptionswärmepumpen, d.h. die zum Betrieb der Wärmepumpe nötige Energie wird in Form von Wärme hoher Temperatur zugeführt und in der Wärmepumpe zum Austreiben eines Arbeitsfluids aus einem Sorptionsmittel verwendet.A heat pump is a device that works by supplying of energy brings heat from a lower to a higher temperature. The present The invention relates to sorption heat pumps, i.e. those required to operate the heat pump Energy is supplied in the form of high temperature heat and in the heat pump used to expel a working fluid from a sorbent.

Sorptionswärmepumpen wurden bereits 1910 von Altenkirch vorgeschlagen (siehe z.B. DE-PS 42 72 78 ). Die meisten Sorptionswärmepumpen verwenden eine Flüssigkeit als Sorptionsmittel und werden Absorptionswärmepumpen genannt.Sorption heat pumps were proposed by Altenkirch as early as 1910 (see e.g. DE-PS 42 72 78). Most sorption heat pumps use a liquid as sorbents and are called absorption heat pumps.

Im einfachsten Fall wird eine Absorberflüssigkeit, z.B. wässrige Lithiunibromidlösung, durch Wärmezufuhr bei hoher Temperatur T2 (z.B.100 OC) in einen Austreiber ausgetrieben, d.h. ein Teil des enthaltenen Wassers verdampft. Die dabei aufzuwendende Wärme ist i.a. etwas grßer als die Verdampfungswärme des reinen Arbeitsfluids (in diesem Beispiel Wasser). Das aasförmige Arbeitsfluid wird dann bei einer mittleren Temperatur T1'(z.B. 45 OC) und einem relativ hohen Dampfdruck (z.B. 96 mb) kondensiert u?:d gibt dabei die Kondensationswärme als Nutzwärme ab. Das kondensierte, flüssige wasser wird dann in einer Drossel auf einen relativ niedrigen Druck (z.B. 9 mb) entspannt und verdampft unter Wärmeaufnahme bei einer niedrigen Temperatur 10 (z.B. 5 °C).In the simplest case, an absorber liquid, e.g. aqueous lithium bromide solution, expelled into an expeller by the supply of heat at high temperature T2 (e.g. 100 OC), i.e. some of the water contained evaporates. The heat to be expended is i.a. slightly greater than the heat of vaporization of the pure working fluid (in this example Water). The aasal working fluid is then at an average temperature T1 '(e.g. 45 OC) and a relatively high vapor pressure (e.g. 96 mb) condenses u?: D is there the heat of condensation as useful heat. The condensed, liquid water becomes then relaxed in a throttle to a relatively low pressure (e.g. 9 mb) and evaporates with heat absorption at a low temperature 10 (e.g. 5 ° C).

Der dabei entstehende Wasserdampf wird schließlich in der wasserarmen Lithiumb.romidlösung absorbiert und gibt dabei die Absorptionswärme bei der mittleren Temperatur T1 (z.B. 35 °C) als. Nutzwärme ab. Die entstehende wasserreiche Lithiumbromidlbsung durchläuft dann den Prozeß erneut und schließt damit den Kreislauf.The resulting water vapor is finally in the water-poor Lithium bromide solution absorbs and releases the heat of absorption at the middle Temperature T1 (e.g. 35 ° C) as. Useful heat from. The resulting water-rich lithium bromide solution then goes through the process again and thus closes the cycle.

Absorberwärmepumpen werden in größerem Maßstab als Klimageräte und auch für Heizungszwecke als Wärmepumpe verwendet (hauptsächlich in USA und Japan).Absorber heat pumps are used on a larger scale than air conditioners and also used as a heat pump for heating purposes (mainly in USA and Japan).

Bei der Ausnutzung von Wärmequellen bei höherer Temperatur 10 (z.B. 100 °C), die bei der Verwertung industrieller Abwärme auftreten,tritt Jedoch das Problem der Stabilität bzw. der Korrosivität bei praktisch allen in Frage kommenden Absorberflüssigkeiten auf. Die Anwendung konzentrierter Schwefelsäure, die bei hohen Temperaturen stabil ist, scheitert an der Gefährlichkeit.When using heat sources at higher temperatures 10 (e.g. 100 ° C), which occur when recycling industrial waste heat, does, however, occur Problem of stability or corrosiveness in practically all of them Absorber liquids. Applying concentrated sulfuric acid at high levels Temperatures is stable, fails because of the danger.

Um eine Wärmequelle von 100 OC auszunutzen und auf eine Nutztemperatur von 140 OC zu bringen, sind Antriebstemperaturen T2 im Austreiber der Wärmepumpe von über 2000C nötig. Eine Nutzung von Abwärme über 100 OC in Absorptionswärmepumpen herkömmlicher Bauart ist daher wegen mangelnder Stabilität der zur Verfügung stehenden Absorberflüssigkeiten oder Korrosivität wirtschaftlich nicht möglich.To use a heat source of 100 OC and to a useful temperature of 140 OC, drive temperatures T2 are in the expeller of the heat pump of over 2000C necessary. Use of waste heat above 100 OC in absorption heat pumps conventional design is therefore due to the lack of stability of the available Absorbent liquids or corrosiveness are not economically feasible.

Eine neuere Entwicklung stellt die Verwendung von Zeolith, einem Feststoff, an Stelle einer Absorberflüssigkeit dar. Bestimmte Zeolithe sind selbst bei Temperaturen von 300 OC noch stabil. Die Weiterentwicklung der erst seit etwa 30 Jahren hergestellten synthetischen Zeolithe läßt erwarten, daß die Einstzgrenze von derzeit 300 °C auf 400 °C und darüber erweitert werden kann. Die Anwendung von Feststoffadsorbern ist deshalb vor allem für Hochtemperaturanwendungen interessant.A recent development is the use of zeolite, a solid in place of an absorber liquid. Certain zeolites are even at temperatures from 300 OC still stable. The further development of the only manufactured for about 30 years synthetic zeolites suggests that the application limit of currently 300 ° C 400 ° C and above can be expanded. The application of solid adsorbers is therefore particularly interesting for high temperature applications.

In den folgenden Arbeiten wurden Feststoffwärmepumpen untersucht: In der DE-OS 29 39 423 (G.Alefeld) wird eine Heizungsanlage in Form einer Sorptionswärmepumpe mit festem Adsorptionsmittel beschrieben. In den Ansprüchen wird ausschließlich reines Arbeitsfluid verwendet,d.h. der Prozeß besteht aus der Abfolge Austreiben - Kondensieren - Verdampfen - Adsorbieren.Solid-state heat pumps were examined in the following works: In DE-OS 29 39 423 (G.Alefeld) a heating system in the form of a sorption heat pump is used described with solid adsorbent. In the claims is exclusively pure working fluid is used, i.e. the process consists of the expulsion sequence - Condensation - Evaporation - Adsorbing.

In EP 61888 wird eine Resorptionswärmepumpe mit zwei Lösungskreisläufen und einem Feststoffspeicher verwendet, die man als zweistufige Resorptionswärmepumpe mit einem Feststoffadsorber betreiben kann. Diese Anlage arbeitet jedoch nur diskontinuierlich. EP 61888 describes a resorption heat pump with two solution cycles and a solid storage tank used as a two-stage absorption heat pump can operate with a solid adsorber. However, this system only works discontinuously.

In keiner der vorgenannten Arbeiten wird die in dem Feststoffadsorber nach dem Austreiben enthaltene Wärme hoher Temperatur T2 optimal genützt. In none of the aforementioned work is the solid adsorber optimal use of the high temperature T2 heat contained after expulsion.

Zusammenfassend treten bei Verwendung der bisher bekannten Sorptionswärmepumpen Beschränkungen und Nachteile folgender Art auf: 1. Die Verwendung von Wasser-Lithiumbromid als Stoffpaar ist beschränkt auf Temperaturen bis maximal etwa 1600C, da sich Lithiumbromid oberhalb dieser Temperatur zersetzt und korrosiv wirkt. Der Preis von Lithiumbromid ist zudem relativ hoch.In summary, when using the previously known sorption heat pumps Limitations and disadvantages of the following kind: 1. The use of water lithium bromide as a pair of substances is limited to temperatures up to a maximum of about 1600C, since lithium bromide above this temperature it decomposes and has a corrosive effect. The price of lithium bromide is also relatively high.

2. Die Verwendung von Ammoniak-Wasser als Stoffpaar ist auf Temperaturen von maximal 180 °C beschränkt, da sich Ammoniak darüber zersetzt. Außerdem sind die Verdampfungsdrücke sehr hoch. Temperaturen von 100 °C ergeben bereits 62.5bar-Druck im Verdampfer. Zudem schränkt die Giftigkeit des Ammoniaks die Verwendung - zusammen mit den sehr hohen Drücken - stark ein bzw. verteuert die Anlage.2. The use of ammonia-water as a substance pair is based on temperatures limited to a maximum of 180 ° C, as ammonia decomposes above it. Also are the evaporation pressures are very high. Temperatures of 100 ° C already result in a pressure of 62.5 bar in the evaporator. In addition, the toxicity of ammonia limits its use - together with the very high pressures - heavily on or makes the system more expensive.

3. Die Verwendung von Schwefelsäure ist trotz der erreichbaren hohen Temperatur auf wenige Industriebetriebe beschränkt. Wegen der Korrosivität heißer konzentrierter Schwefelsäure ist an eine allgemeine Anwendung nicht zu denken.3. The use of sulfuric acid is achievable in spite of the high levels Temperature limited to a few industrial companies. Hotter because of corrosiveness Concentrated sulfuric acid cannot be used in general.

4. Bei der Verwendung eines festen Adsorptionsmittels kann das Adsorptionsmittel nicht im Kreislauf gepumpt werden. Es erfolgt daher ein diskontinuierlicher oder quasi-kontinuierlicher Betrieb mit einem bzw. mehreren relativ großen Austreiber-Adsorber-Behältern. Das Adsorptionsmittel wird dabei samt dem umgebenden Behälter und den Wärmetauschern einem Druck- und Temperaturzyklus unterworfen. Erfahrungsgemäß sind dazu gewisse Mindestzeiten pro Zyklus nötig. Die Adsorbermenge muß so groß sein, daß die Nutzwärmeleistung mindestens über die Dauer eines Zyklus aufrechterhalten werden kann. Dies führt zu relativ großen Mengen Adsorptionsmittel. Der Maximaldruck in der aus DE-OS 29 39 423 bekannten Wärmepumpe mit Zeolith und Wasser als Stoffpaar ist durch. die Temperatur 1 im Kondensator gegehen. Daher ergeben 0 sich mit Wasser als Arbeits.flui.d für T1=100 C 1 bar, für T1 = 1200 1.98 bar und für 11 = 150 0C 15.5 bar. Bei den großen für das Adsorptionsmittel erforderlichen Behältern is.t ei:ne Verwendung von Druckbehältern unwirtschaftlich. Die Anwendung ist daher aus wirtschaftlichen Gründen auf Systeme mit einem Gesamtdruck bis 1 bar beschränkt. Für die Verwendung im Unterdruckbereich wird das. Adsorptionsmittel selbsttragend von einer dünnen Hülle umgeben. (Prinzip Erdnußpackung). Bei Wasser als Arbeitsfluid ist daher durch die Beschränkung auf den Druckbereich bis 1 bar eine obere Grenze von T1 = 100 OC für die Wärmepumpe gemäß DE-OS 2939 423 und auch für andere Wärmepumpen,die mit Verdampfung/Kondensation von Wasser und einem Fes.tstoffadsorber arbei ten.4. When using a solid adsorbent, the adsorbent can not be pumped in a circuit. There is therefore a discontinuous or quasi-continuous operation with one or more relatively large expeller adsorber containers. The adsorbent is used together with the surrounding container and the heat exchangers subjected to a pressure and temperature cycle. Experience has shown that there are certain Minimum times required per cycle. The amount of adsorber must be so large that the useful heat output can be sustained for at least one cycle. this leads to to relatively large amounts of adsorbent. The maximum pressure in the DE-OS 29 39 423 known heat pump with zeolite and water as a pair of substances is by. go to temperature 1 in the condenser. Hence, 0 results with water as working fluid for T1 = 100 C 1 bar, for T1 = 1200 1.98 bar and for 11 = 150 0C 15.5 bar. The large containers required for the adsorbent are ei: ne use of pressure vessels uneconomical. The application is therefore off for economic reasons limited to systems with a total pressure of up to 1 bar. For use in the negative pressure range, the adsorbent becomes self-supporting surrounded by a thin shell. (Principle of peanut packaging). With water as the working fluid is therefore an upper limit due to the restriction to the pressure range up to 1 bar of T1 = 100 OC for the heat pump according to DE-OS 2939 423 and also for other heat pumps that work with evaporation / condensation of water and a solid adsorber.

Zusätzlich. ergibt sich durch die Verwendung von Zeolith eine material bedingte Grenze von etwa 2 bar. Oberhalb von 2 bar Wasserdampfdruck degradieren Zeolithe sehr rasch und verlieren ihre Sorptionsfähigkeit. Additionally. the use of zeolite results in a material conditional limit of about 2 bar. Degrade above 2 bar water vapor pressure Zeolites very quickly and lose their sorption capacity.

Weiter bedeutetdie Verwendung eines festen Adsorptionsmittels nach den bisher bekannten Verfahren eine beträchtliche Wirkungsgradeinbuße, da die bei der Temperatur T2 nach dem Austreiben des Feststoffs vorliegende fühlbare Wärme nicht optimal genutzt wird. Diese Wärme von hoher Temperatur ist energetisch besonders wertvoll und macht einen beträchtlichen Anteil der Nutzwärme pro Zyklus aus. Further, the use of a solid adsorbent means after the previously known method a considerable loss of efficiency, since the at the temperature T2 after the expulsion of the solid can be felt is not used optimally. This warmth of high temperature is energetically special valuable and makes up a considerable proportion of the useful heat per cycle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich von Sorptionswärmepumpen zu erweitern bzw. die Anwendung derselben wirtschaftlich zu ermöglichen. Die Anwendung soll insbesondere auf Temperaturen der Wärmequelle bei niedriger Temperatur von 100 bis 160 OC und auf Nutztemperaturen T2 von 130 bis 200 OC ausgedehnt werden. Vorzugsweise sollen dabei ungefährliche und umweltverträgliche Arbeitsstoffe eingesetzt werden. Weiter soll der Wirkungsgrad der Wärmepumpe so hoch wie möglich sein, d.h. die eingesetzte Hochtemperaturwärme (T2) soll so vollständig wie technisch möglich genützt werden.The invention is based on the object of the scope of To expand sorption heat pumps or to use the same economically enable. The application should in particular at temperatures of the heat source low temperature from 100 to 160 OC and on useful temperatures T2 from 130 to 200 OC to be stretched. It should preferably be harmless and environmentally friendly Working materials are used. Next, the efficiency of the heat pump should be like this be as high as possible, i.e. the high temperature heat (T2) used should be as complete as possible be used as technically possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß 1) zwei oder mehrere Austreiber-Adsorber verwendet werden 2) durch aufeinanderfolgenden Druckausgleich und Temperaturausgleich ein Großteil der Hochtemperaturwärme zum Wärmepumpprozeß beiträgt 3) in den bevorzugten Ausführungsformen eine Absorberflüssigkeit in dem Verdampfer und/oder dem Kondensator verwendet wird.According to the invention this object is achieved in that 1) two or several expeller adsorbers can be used 2) by successive pressure equalization and temperature equalization much of the high temperature heat to the heat pumping process contributes 3) in the preferred embodiments an absorber liquid in the Evaporator and / or the condenser is used.

Durch Anwendung der Verfahren und Vorrtchtungen, die in den Anspruche und der Etgurenbeschreibung näher erläutert sind, erreicht . man - eine optimale Nutzung der bei hoher Temperatur T2 vorliegenden fühlbaren Wärme, die nach dem Austreiben des Adsorptionsmittels im Austreiber-Adsorber vorliegt. Diese Wärme dient bei dem beschriebenen Verfahren dazu, zuerst das Adorptionsmittel noch weiter auszutreiben,indem man einen Druckausgleich mit einem zweiten Austreiber-Adsorber herstellt und dadurch den ersten auf einen niedrigeren Druck bringt. Das dabei im ersteren Austreiber-Adsorber ausgetriebene Arbeitsfluid wird in dem zweiten Austreiber-Adsorber adsorbiert und führt dabei zu einer Temperaturerhöhung. Anschließend wird über eine Wärmeträgerschleife eine Wärmeübertragung vom ausgetriebenen Austreiber-Adsorber auf den gesättigten Austreiber-Adsorber erzielt. Nach Erreichen eines Temperaturgleichgewichts zwischen den zwei Austreiber-Adsorbern wird der Prozeß in der üblichen Weise fortgesetzt, d.h. der erste, ausgetriebene Austreiber-Adsorber wird durch Wärmeabgabe auf eine Temperatur abgekühlt,bei der der Adsorptionsvorgang beginnt, während der zweite Austreiber-Adsorber mittels Hochtemperaturwärme auf eine Temperatur gebracht wird, bei der der Austreibvorgang beginnt.Using the procedures and apparatus set out in the claims and the Etguren description are explained in more detail, achieved. man - an optimal Use of the sensible heat present at high temperature T2 after expulsion of the adsorbent is present in the expeller adsorber. This warmth is used by the described method to first drive off the adsorbent even further by one creates a pressure equalization with a second expeller adsorber and thereby brings the first to a lower pressure. That in the former expeller adsorber expelled working fluid is adsorbed in the second expeller adsorber and leads to an increase in temperature. Then a heat transfer loop is used a heat transfer from the expelled expeller adsorber to the saturated one Expeller adsorber achieved. After reaching a temperature equilibrium between the process is continued in the usual way with the two expeller adsorbers, i.e. the first expelled expeller adsorber is transferred to a Cooled temperature at which the adsorption process begins, during the second Expeller adsorber is brought to a temperature by means of high-temperature heat, at which the expulsion process begins.

- bei geeigneten Temperaturniveaus ein Austreiben von Arbeitsfluid während des oben erwähnten inneren Wärmetauschs ohne Zufuhr von Hochtemperaturwärme, d.h,daß ein Teil der zum Austreiben nötigen Wärme aus der fühlbaren Wärme des ausgetriebenen Austreiber-Adsorbers bezogen wird.- at suitable temperature levels, an expulsion of working fluid during the above-mentioned internal heat exchange without the supply of high-temperature heat, i.e. that part of the heat required for expelling from the sensible heat of the expelled Expeller adsorbers is related.

Insgesamt ergibt sich durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein höherer Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Außerdem wird bei gleicher Temperatur T2 (Hochtemperaturwärme) eine Erhöhung der Nutztemperatur T1 erzielt.Overall, the application of the method according to the invention results a higher efficiency of the heat pump. In addition, at the same temperature, T2 (High temperature heat) an increase in the useful temperature T1 is achieved.

Durch die bevorzugten Verfahren und Vorrichtungen erreicht man - die Ausnutzung von Wärmequellen von 100 °C und darüber - Nutzwärmetempera tu ren von bis zu 200 OC - eine Begrenzung des Arbeitsfluiddrucks auf 1 bar absolut und damit die Möglich keit, die Austreiber-Adsorber als leichte Behälter mit selbsttragender Hülle zu bauen - Arbeitsfluiddrücke, bei denen das eingesetzte Adsorptionsmittel nicht degradiert, - zwei zusätzliche Freiheitsgrade in Form von Konzentration und Konzentrationsänderung (= Ausgasungsbreite) der Absorberflüssigkeit. Dies ermöglicht eine Anpassung des Prozesses. an die BetriebsbedingungenX z.B. Optimierung der Ausgasungshreite bei gegebenem Adsorpti.onsmittel und gleichzeitig Ausnutzung einer vorgegehenen Temperaturspretzung in Resorber und Desorber.The preferred methods and devices achieve - the Utilization of heat sources of 100 ° C and above - useful heat temperatures of up to 200 OC - a limitation of the working fluid pressure to 1 bar absolute and thus the possibility of using the expeller adsorber as a lightweight container with self-supporting Build shell - working fluid pressures at which the adsorbent used not degraded, - two additional degrees of freedom in the form of concentration and Change in concentration (= outgassing width) of the absorber liquid. this makes possible one Adaptation of the process. to the operating conditions X e.g. Optimization of the outgassing rate with a given adsorbent and at the same time Utilization of a previous temperature burst in resorber and desorber.

- verschiedene, auch große, Temperaturspreizungen des Wärmeträgers im Nutzwärme-und im Heizwärme-(Hochtemperatur)-Kreis durch Veränderung der Konzentrationsdifferenz zwischen armer und reicher Absorberflüssigkeit, ohne daß das Problem eines "pinch points" auftritt, d.h. die Temperaturdifferenz zwischen Wärmeträger und Absorberflüssigkeit kann über die gesamte. Wärmetauschfläche der Wärmetauscher annähernd konstant gehalten werden.- different, also large, temperature spreads of the heat carrier in the useful heat and in the heating (high temperature) circuit by changing the concentration difference between poor and rich absorber fluid without the problem of a "pinch." points "occurs, i.e. the temperature difference between the heat transfer medium and the absorber liquid can over the entire. The heat exchange surface of the heat exchanger is kept almost constant will.

Die Figuren zeigen im Einzelnen; Fig.1 Prinzipielle Darstellung von Arbeitsfluiddruck und Temperatur in einer Sorptionswärmepumpe Fig.2 Arbeitsfluiddruck und Temperatur bei zwei Austreiber-Adsorbern im Gegentaktbetrieb mit innerem Wärmetausch durch Druckausgleich und anschließendem Wärmeaustausch.The figures show in detail; Fig.1 Basic representation of Working fluid pressure and temperature in a sorption heat pump Fig. 2 Working fluid pressure and temperature for two expeller adsorbers in push-pull operation with internal heat exchange through pressure equalization and subsequent heat exchange.

Fig.3 Sorptionswärmepumpe mit Resorber l Kondensator und Desorber / Verdampfer Fig.4 Sorptionswärmepumpe mit Absorberflüssigkeitskreislauf und Lösungswärmetauscher Fig.5 Sor@tionswärmepumpe mit Absorberflüssigkeitskreislauf, Lösungswärmetauscher und Vorratstanks für arme und reiche Absorberflüssigkeit Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Verlauf von Temperatur und Arbeitsfluiddruck in einer Sorptionswärmepumpe.Fig. 3 Sorption heat pump with resorber l condenser and desorber / Evaporator Fig. 4 Sorption heat pump with absorption liquid circuit and solution heat exchanger Fig. 5 Sor @ sion heat pump with absorber liquid circuit, solution heat exchanger and storage tanks for poor and rich absorber fluid Fig. 1 shows the basic course of temperature and working fluid pressure in a sorption heat pump.

Durch Zufuhr von Wärme QO bei der Temperatur 10 (z.B. Abwärme oder Umgebungswärme) wird Arbeitsfluid beim Arbeitsfluiddruck pO von einer flüssigen Phase in die gasförmige Phase überführt. Das gasförmige Arbeitsfluid strömt in einen Austreiber-Adsorber, wo es unter Entwicklung der Sorptionswärme Q1 bei der Temperatur T1 adsorbiert wird. Diese Wärme wird abgeführt (i.a. als Nutzwärme).By supplying heat QO at temperature 10 (e.g. waste heat or Ambient heat) is working fluid at working fluid pressure pO from a liquid one Phase converted into the gaseous phase. The gaseous working fluid flows into a Expeller adsorber, where it develops the heat of sorption Q1 at the temperature T1 is adsorbed. This heat is dissipated (generally as useful heat).

Gleichzeitig wird durch Zufuhr von Wärme Q2 in einem zweiten Austreiber-Adsorber bei der Temperatur T2 Arbeitsfluid ausgetrieben. Das ausgetriebene Arbeitsfluid strömt in einen Behälter,wo es unter Entwicklung der Wärme Q1 bei eincm höheren Arbeitsfluiddruck P1 in eine flüssige Phase übergeht. Diese Wärme wird ebenfalls als Nutzwärme abgeführt. Nach Ausnutzung der Sorptionskapazität werden die Austreiber-Adsorber vertauscht und der Prozeß beginnt von neuem. Das in flüssiger Phase befindliche Arbeitsfluid wird dabei vom Behälter mit höherem Druck P1 in den Behälter mit niedrigerem Druck übergeleitet.At the same time, the supply of heat Q2 in a second expeller adsorber expelled at the temperature T2 working fluid. The expelled working fluid flows into a container, where it generates heat Q1 at one cm higher Working fluid pressure P1 passes into a liquid phase. This warmth is also dissipated as useful heat. After the sorption capacity has been used, the expeller adsorbers swapped and the process begins again. That which is in the liquid phase Working fluid is from the container with higher pressure P1 in the container with lower pressure Pressure transferred.

Die Phasenumwandlung des Arbeitsfluid kann dabei entweder durch Kondensation bzw Verdampfung oder durch Resorption bzw. Desorption erfolgen. In Anlagen mit getrennten Stoffströmen ist auch eine Kombination Kondensation/Desorption oder Resorption/Verdampfung möglich.The phase change of the working fluid can either be through condensation or evaporation or by resorption or desorption. In systems with separate Material flows are also a combination of condensation / desorption or resorption / evaporation possible.

Die Temperaturen T1 und T1' der Wärmen Q1 und Q1 liegen relativ zu 10 und T2 zwar beide auf mittlerem Niveau, sie können jedoch durchaus verschieden sein.The temperatures T1 and T1 'of the heats Q1 and Q1 are relative to 10 and T2 are both at an intermediate level, but they can be quite different be.

Das bei Absorptionswärmepumpen mit flüssigem Absorptionsmittel im Austreiber-Absorber übliche Verfahren des. Gegenstromwärmetaus.chs. der armen und reichen Absorberflüssigkeit läßt sich bei Verwendung eines festen Adsorptionsmittels nicht durchführen. Um dennoch zu einem weitgehenden Wärmeaustausch zwischen dem heißen, ausgetriebenen Adsorptionsmittel und dem kälteren, gesättigten Adsorptionsmittel zu erreichen, wird ein aufeinanderfolgender Druckausgleich und Wärmeaustausch angewandt.The absorption heat pumps with liquid absorbent im Expeller absorber standard procedures of. Gegenstromwärmetaus.chs. the poor and rich absorber liquid can be obtained using a solid adsorbent not perform. In order to still achieve extensive heat exchange between the hot, expelled adsorbent and the colder, saturated adsorbent To achieve this, successive pressure equalization and heat exchange are used.

Fig. 2 zeigt den Verlauf von Temperatur und Arbeitsfluiddruck beim bevorzugten Verfahren des inneren Wärmetauschs in den beiden Austreiber-Adsorbern. Aus Gründen der Obersichtlichkeit wurde eine Darstelluno mit logarithmischer p-Achse und einer im Maßstab (-1/T) geteilten T-Achse gewählt. Dadurch reduzieren sich die Dampfdruckkurven reiner Arbeitsfluide,z.B. von Wasser, auf Geraden. Auch der Dampfdruck eines Sorptionsmittels mit konstanter Arbeitsfluidkonzentration reduziert sich auf eine Gerade. In Fig. 2 wurde ein Zeolith als Adsorptionsmittel und Wasser als Arbeitsfluid gewählt.Fig. 2 shows the course of temperature and working fluid pressure at preferred method of internal heat exchange in the two expeller adsorbers. For reasons of clarity, a representation with a logarithmic p-axis was used and a T-axis divided in the scale (-1 / T). This reduces the Vapor pressure curves of pure working fluids, e.g. of water, on straight lines. Also the steam pressure a sorbent with constant working fluid concentration is reduced to a straight. In Fig. 2, a zeolite was used as the adsorbent and water as the working fluid chosen.

Punkt G zeigt den Zustand des einen Austreiber-Adsorbers I nach dem Austreibvorgang. Bei einer Temperatur T2 und dem Druck p1 ist die Arbeitsfluidkonzentration XG des Adsorptionsmittels gegeben. Point G shows the state of an expeller adsorber I after Expulsion process. At a temperature T2 and the pressure p1 is the working fluid concentration XG of the adsorbent given.

Punkt C zeigt den Zustand des Austreiber-Adsorbers II nach dem Adsorbieren. Point C shows the state of the expeller adsorber II after adsorbing.

Ein einfacher Wärmetausch würde nun einen Prozeßverlauf von C nach K nach E' bzw. von G nach L nach A' bedeuten. Die effektive spezifische Kapazität der Austreiber-Adsorber ergibt sich damit aus der Aufnahmekapazität für Arbeitsfluid und ist proportional zur Differenz der erreichten Arbeitsfluidkonzentrationen in den Behältern I und II: A X = XG - Xc, wobei XG= XAI und XC = XE, ist. A simple heat exchange would now follow a process from C to K to E 'or from G to L to A'. The effective specific capacity the expeller adsorber thus results from the capacity for the working fluid and is proportional to the difference in the reached working fluid concentrations in Containers I and II: A X = XG - Xc, where XG = XAI and XC = XE.

Bei den bevorzugten Verfahren für inneren Wärmetausch wird zuerst durch Druckausgleich zwischen den Austreiber-Adsorbern I und II ein Obergang von Arbeitsfluid von I nach II erreicht. Dabei wandert der Zustand von Behälter II von Punkt G nach Punkt H, d.h. es wird Arbeitsfluid ausgetrieben und die Konzentration ändert sich von XG nach XH. Gleichzeitig wird das in II ausgetriebene Arbeitsfluid in Behälter I wieder adsorbiert und derZustand ändert sich von Punkt C nach Punkt D. Der Endzustand H bzw. D ist dabei durch das sich einstellende Druckgleichgewicht bei p = PH = PD zwischen den beiden Behältern bestimmt. The preferred method for internal heat exchange is first due to pressure equalization between the expeller-adsorbers I and II a transition of Working fluid reached from I to II. The status of container II moves from here Point G to point H, i.e. working fluid is expelled and the concentration changes from XG to XH. At the same time, the working fluid expelled in II adsorbed again in container I and the state changes from point C to point D. The final state H or D is due to the pressure equilibrium that is established determined at p = PH = PD between the two containers.

Nach Durchführung des Druckausgleichs wird durch eine Wärmeträgerschleife ein Temperaturausgleich zwischen beiden Behältern erzielt. Dadurch bewegt sich der Zustand des Behälters I von D nach E und der des Behälters II von H nach A. After the pressure equalization has been carried out, a heat transfer loop a temperature equalization between the two containers is achieved. This moves the State of container I from D to E and that of container II from H to A.

Effektiv wurde durch dieses Verfahren eine Vergrößerung der Kapazität bewirkt. Die Differenz der Arbeitsfluidkonzentrationen ist jetzt #X = = XE - XG , während sie vorher = XG - Xc = XG - XE1 betrug d.h. bei gleicher Adsorbermasse ist die Kapazität bzw. Leistung der Wärmepumpe größer. This method was effective in increasing the capacity causes. The difference in the working fluid concentrations is now #X = = XE - XG , while before it was = XG - Xc = XG - XE1, i.e. with the same adsorber mass the capacity or output of the heat pump is greater.

Außerdem wurde die zum Aufheizen des Behälters I nötige Wärme dem Behälter II entzogen, während beim Vergleichsprozeß noch Wärmezufuhr für das Aufheizen von K nach E' notwendig war.In addition, the heat required to heat up the container I was the Container II withdrawn, while still supplying heat for heating in the comparative process from K to E 'was necessary.

Je nach Wahl der Drucke po, Pfund der Temperaturen T1 und T2, kann das oben beschriebene Verfahren dazu führen, daß durch Wärmetausch zwischen I und II der Druck p1 in Behälter I (Punkt E) und der Druck pO in Behälter II (Punkt A) erreicht wird. Sofern dabei TE kleiner als TA ist, kann im Behälter II Arbeitsfluid (aus dem Desorber) adsorbiert werden und die entstehende Wärme über die Wärmetauscherschleife auf Behälter I übertragen werden. Diese Wärme kann daher in Behälter I zum Austreiben verwendet werden. Dabei ändern sich die Zustände in Behälter II von A nach B und in Behälter I von E nach F. Der Endzustand ergibt sich als thermisches Gleichgewicht zwischen I und II bei TF = ob. Depending on the choice of pressures po, pounds of temperatures T1 and T2, can the above-described method lead to the fact that by heat exchange between I. and II the pressure p1 in container I (point E) and the pressure pO in container II (point A) is achieved. If TE is smaller than TA, working fluid can be in container II (from the desorber) are adsorbed and the resulting heat via the heat exchanger loop can be transferred to container I. This heat can therefore be expelled in container I. be used. The states in container II change from A to B and in container I from E to F. The final state results from thermal equilibrium between I and II at TF = ob.

Diese Prozeßführung bewirkt einen verminderten Wärmebedarf während der nun folgenden Austreibphase in Behälter I und damit eine Wirkungsgradverbesserung, Figur 3 zeigt den Aufbau der Erfindung nach Anspruch. 21 in seiner einfachsten Form (350). This process leads to a reduced heat requirement during the following expulsion phase in container I and thus an improvement in efficiency, Figure 3 shows the structure of the invention according to claim. 21 in its simplest form (350).

Die Hauptbestandteile der Wärmepumpe si:nd zwei Austreiber-Adsorber-Behälter (102) und (104), die Zuführungsleitungen (154) und (15&) und Abführungsleitungen (158) und (160) aufweisen und eine Menge festes Adsorptionsmittel (110)bzw. (112) enthalten. Die Austreiber-Adsorber sind einerseits über die Leitungen (126) und (128) an eine gemeinsame Leitung (124) angeschlossen, welche in den Desorber (352 mündet. Andererseits sind die Austreiber-Adsorber (102) und (104) über die Leitungen (130) und (132) an eine gemeinsame Leitung (134) angeschlossen, welche mit dem Resorber (354) verbunden ist.The main components of the heat pump are two expeller adsorber containers (102) and (104), the supply lines (154) and (15 &) and discharge lines (158) and (160) and a quantity of solid adsorbent (110) or. (112) contain. The expeller adsorbers are on the one hand via the lines (126) and (128) connected to a common line (124) which is fed into the desorber (352 flows out. On the other hand, the expeller adsorbers (102) and (104) are on the lines (130) and (132) connected to a common line (134), which with the resorber (354) is connected.

Weiter weist die Wärmepumpe (350) Ventile (138),(140), (142),(136) in den Leitungen (128), (130), (132), (126) auf. Die Zuleitung von der Ventilanordnung (192) zum Wärmetauscher (106) beeinhaltet die Pumpe (152) Eine Ventilanordnung (192) ist einerseits über die Leitungen (154),(156),(158), (160) mit den beiden Wärmetauschern (106) und (108) und andererseits über die Leitungen (162) und (164) mit der Wärmequelle (388) bei hoher Temperatur T2 und die Leitungen (166) und (168) mit dem Nutzwärmeverbraucher (386) bei der Temperatur T1 verbunden. The heat pump (350) also has valves (138), (140), (142), (136) in lines (128), (130), (132), (126). The feed line from the valve assembly (192) to the heat exchanger (106) contains the pump (152) a valve arrangement (192) is on the one hand via the lines (154), (156), (158), (160) with the two heat exchangers (106) and (108) and on the other hand via the lines (162) and (164) to the heat source (388) at high temperature T2 and the lines (166) and (168) with the useful heat consumer (386) at temperature T1.

Tabelle 1 zeigt die Funktion der Ventilanordnung (192) im Einzelnen. Table 1 shows the function of the valve arrangement (192) in detail.

Vorteilhafterweise führt die Leitung (168) von dem Wärmeverbraucher (386) über die Pumpe (397) zum Wärmetauscherelement (381) im Resorberteil und von dort zur Ventilanordnung (192). In die Leitung (162) von der Ventilanordnung (192) zur Wärmequelle (388) ist eine Pumpe (196) eingebaut. The line (168) advantageously leads from the heat consumer (386) via the pump (397) to the heat exchanger element (381) in the absorber part and from there for Valve assembly (192). Into line (162) from the valve assembly A pump (196) is installed (192) to the heat source (388).

Der vorzugsweise im Desorberkreis angeordnete Wärmetauscher (360) wird durch das Wärmetauschelement (362) beheizt, welches über die Leitungen (390) und (392) mit der Wärmequelle (384) bei der Temperatur To verbunden ist. In die Leitung (390) ist vorzugsweise eine Pumpe (364) eingebaut. Die Zuleitung (366) für Absorberflüssigkeit (366) führt zu dem Wärmetauscher (360) und das Ventil (356) zum Desorber (352). The heat exchanger (360), which is preferably arranged in the desorber circuit, is heated by the heat exchange element (362), which is connected to the heat source (384) at temperature To via lines (390) and (392). A pump (364) is preferably built into the line (390). The feed line (366) for absorber liquid (366) leads to the heat exchanger (360) and the valve (356) to the desorber (352).

Der Desorber (354) hesitzt vorzugsweise eine Zuleitung für arbeitsfluidreiche Absorberflüssigkeit, z. B. von einer chemischen Anlage, in der eine Pumpe (370) und ein Ventil (372) enthalten sind. Die Abflußleitung (379) bei:nhaltet eine Pumpe (378) und einen Wärmetauscher (380).The desorber (354) preferably has a feed line for working fluid-rich Absorber liquid, e.g. B. from a chemical plant in which a pump (370) and a valve (372) are included. The drain line (379) at: contains a pump (378) and a heat exchanger (380).

Eine vorzugsweise eingebaute Einrichtung zum Absaugen von Fremdgasen (399) ist über die Leitung (398) mit dem Resorber (354) verbunden. Das Wärmetauschelement (380) ist vorzugsweise über einen Wärmeträgerstrom durch eine Leitung (396) und (394) mit dem Wärmeverbraucher (386) verbunden.A preferably built-in device for extracting foreign gases (399) is connected to the resorber (354) via the line (398). The heat exchange element (380) is preferably via a heat transfer medium flow through a line (396) and (394) connected to the heat consumer (386).

Für die Funktion der Wärmepumpe(350)sind drei Temperaturniveaus Tg, T1 und T2 nötig. Bei den Temperaturen T0und T2 wird der Anlage aus den Wärmequellen (384) und (388) Wärme zugeführt. Bei der Temperatur T1wird Nutzwärme erzeugt und an den Verbraucher (386) abgegeben. Three temperature levels Tg are required for the function of the heat pump (350), T1 and T2 required. At temperatures T0 and T2, the system turns off the heat sources (384) and (388) heat is supplied. Useful heat is generated at temperature T1 and delivered to the consumer (386).

Weiter sind zum Betrieb des Desorbers (352) ein Strom von arbeitsfluidreicher Absorberflüssigkeit, z.B. wässrige Lithiumbromidlösung, nötig. In addition, a flow of working fluid richer in operating fluid is required to operate the desorber (352) Absorber liquid, e.g. aqueous lithium bromide solution, required.

Weiter ist ein zweiter, Arbeitsfluid enthaltender Absorberflüssigkeitsstrom nötig, der den Resorber (354) durchströmt. Next is a second absorber liquid stream containing working fluid necessary, which flows through the resorber (354).

Der Betrieb der Wärmepumpe erfolgt diskontinuierlich, d.h. ein Austreiber-Adsorber wird jeweils ausgetrieben bzw. adsorbiert, bis seine volle Kapazität ausgenützt ist. Dann erfoYgtadeVn lnnerer Wärmetausch zwischen beiden Austreiber-Adsorbern und anschließend wird der Betrieb mit umgekehrter Funktion von Austreiber und Adsorber fortgesetzt. Nach voller Ausnutzung der Kapazität erfolgt erneut ein innerer Wärmetausch und der Prozeß kann von neuem beginnen. Aufgrund der Verwendung von zwei Behältern im Gegentaktverfahren mit kurzen Wärmetauschpausen dazwischen ergibt sich also ein quasi-kontinuierlicher Betrieb. Zum Ausgleich der kurzen Leistungspausen während des inneren Wärmetausches können zwei Pufferspeicher dienen. Alternativ kann durch die Verwendung von drei Austreiber-Adsorbern ein stetiger Betrieb erreicht werden. The heat pump operates discontinuously, i.e. an expeller adsorber is expelled or adsorbed until its full capacity is used is. Internal heat exchange then takes place between the two expeller adsorbers and then the operation with the opposite function of expeller and adsorber continued. Once the capacity has been fully utilized, internal heat exchange takes place again and the process can begin again. Due to the use of two containers push-pull with short Heat exchange pauses in between results a quasi-continuous operation. To compensate for the short breaks in performance two storage tanks can be used for the internal heat exchange. Alternatively steady operation can be achieved by using three expeller adsorbers will.

Im Betrieb wird durch die Ventilanordnung 192 wechselweise jeweils einer der Austreiber-Adsorber-Wärmetauscher (106) bzw. (108) mit der Wärmequelle (388) zum Austreiben oder mit dem Verbraucher (386) zum Adsorbieren verbunden. During operation, the valve arrangement 192 alternately in each case one of the expeller adsorber heat exchangers (106) or (108) with the heat source (388) for expelling or connected to the consumer (386) for adsorbing.

Die Ventile (136), (138), (140), (142) werden dabei so geschaltet, daß der mit der Wärmequelle (388) wärmeseitig gekoppelte Austreiber-Adsorber jeweils nilr mit zum Rncnrhor ArhPitflllid austauscht. während der mit dem Verbraucher wärmeseitig gekoppelte Austreiber-Adsorber nur mit dem Desorber Arbeitsfluid austauscht. Den detaillierten Ablauf der verschiedenen Prozeßschritte mit Funktion der Ventilanordnung zeigt Tabelle 1. The valves (136), (138), (140), (142) are switched in such a way that the expeller adsorber coupled on the heat side with the heat source (388) does not exchange with the ArhPitflidid. while with the consumer The expeller adsorber coupled on the heat side is only exchanged with the desorber working fluid. Table 1 shows the detailed sequence of the various process steps with the function of the valve arrangement.

Während des Adsorptionsvorgangs in einem der beiden Behälter wird im Desorber Arbeitsfluid aus einer Absorberflüssigkeit desorbiert, d.h. durch die Adsorption von Arbeitsfluid im, Austreiber-Adsorber'sinkt der Arbeits- fluiddruck im Gasraum des Desorbers. Dadurch dampft weiteres Arbeitstiuid aus der Absorberflüssigkeit aus. Die zum Verdampfen nötige Wärme wird aus der sensiblen Wärme der Absorberflüssigkeit bezogen, .h. durch den Desorptions- oder indampfprozeß kühlt sich die Absorberflüssigkeit im Desorber (354). Die ahgekühlte, arbeitsfluidarme Ahsorberfli.issigkeit kann vorzugsweise mittels der Pumpe (358) und der Leimung (368) z. B. in einem chemischen Prozeß weiterverarbeiitet werden. Die im Austreiber-Adsorber (102), (104) entstehende Adsorptionswärme wird dem Verbraucher (386) zugeführt. Während des Austreibvoraanas in dem anderen der beiden Austreiber-AdsorbeWw wird im Resorber Arbeitsfluid in einer Absorberflüssiqkeit (die nicht not- wendigerweise gleichartig mit der im Desorber ist, aber das gleiche Arbeitsfluid absorbiert bzw. desorbiert) absorbiert. Durch die Zufuhr von Wärme bei der Temperatur T2 im Austreiber-Adsorber steigt der Druck des Arbeits-(354) fluids im Gasraum, und die Absorberflüssigkeit im Resorber absorbiert mehr Arbeitsfluid. Die dabei entstehende Absorptionswärme führt zu einer Temperaturerhöhung in der Absorberflüssigkeit. Die erwärmte Absorberflüssigkeit kann vorteilhaft mittels der Pumpe (378) abgepumpt werden und gibt dabei die Wärme in einem Wärmetauscher (380) an einen Verbraucher (386) ab. Alternativ kann die erhitzte Absorberflüssigkeit auch direkt z.B. einem chemischen Prozeß zugeführt werden Zu den bevorzugten Ausführungsformen gehört der innere Wärmetausch zwischen zwei Austreiber-Adsorbern (102), (104) durch eine Wärmeträgerschleife (154-160),(106),(108), wobei das Wärmeträgermedium die Austreiber-Adsorber (102), (104) / sind, d.h. eine Art Gegenstromwärmetausch erzielt wird. Dies wird dadurch erzielt, daß jeweils das heiße Ende des Wärmetauschelements'im insgesamt heißeren Austreiber-Adsorber mit dem heißen Ende des insgesamt kühleren verbunden wird, und ein Wärmeträgerfluid den insgesamt heißeren Aus- treiber-Adsorber'in"Richtung vom kühleren Ende zum heißeren Ende durchströmt. During the adsorption process in one of the two containers, working fluid is desorbed from an absorber fluid in the desorber, ie through the adsorption of working fluid in the expeller adsorber decreases the working fluid pressure in the gas space of the desorber. As a result, further Arbeitsstiuid evaporates from the absorber liquid. The heat required for evaporation is obtained from the sensible heat of the absorber liquid, i.e. The absorption liquid cools down in the desorber (354) by the desorption or indampfprozess. The ah-cooled, low-working fluid absorber liquid can preferably be removed by means of the pump (358) and the glue (368), e.g. B. be further processed in a chemical process. The adsorption heat generated in the expeller adsorber (102), (104) is fed to the consumer (386). During the Ausreibvoraanas in the other of the two Ausreiber-AdsorbeWw is working fluid in the resorber in an absorber liquid (which is not maneuverable is similar to that in the desorber, but the same working fluid is absorbed or desorbed) absorbed. By adding heat At temperature T2 in the expeller adsorber, the pressure of the working (354) fluid in the gas space rises, and the absorber liquid in the resorber absorbs more working fluid. The resulting heat of absorption leads to an increase in temperature in the absorber liquid. The heated absorber liquid can advantageously be pumped out by means of the pump (378) and in the process gives off the heat in a heat exchanger (380) to a consumer (386). Alternatively, the heated absorber liquid can also be fed directly to a chemical process, for example. The preferred embodiments include the internal heat exchange between two expeller adsorbers (102), (104) through a heat transfer loop (154-160), (106), (108) the heat transfer medium being the expeller adsorbers (102), (104) /, ie a type of countercurrent heat exchange is achieved. this is achieved in that in each case the hot end of the Wärmetauschelements'im overall hotter expeller adsorber is connected to the hot end of the overall cooler, and a heat transfer fluid the overall hotter outlet Drivers-Adsorber'in "direction flows through from the cooler end to the hotter end.

Nachfolgend wird die warmepumpe l-n @hrer allgemeinsten Form zusammen mit dem errr,uungsgemäßen Verfahren des inneren Wärmetauschs beschrieben.In the following, the heat pump is summarized in its most general form described with the errr, appropriate method of internal heat exchange.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können der Desorber (352) und / oder der Resorber (354) als Verdampfer bzw. Kondensator betrieben werden.When carrying out the method according to the invention, the desorber (352) and / or the resorber (354) can be operated as an evaporator or condenser.

Für die Ausführung mit Verdampfer bzw. Kondensator qilt jeweils die in Fiq.3 gestricnelte Aust-unrung, bei der der externe Wärmetauscher in den Behälter zur Phasenumwandlung integriert ist. Die Komponenten (358),(356) und die Leitungen (368) und (366) können beim Betrieb als Verdampfer entfallen. Beim Betrieb als Kondensator können die Komponenten (378), (372),(370) und die Leitungen (379) und (374) entfallen. Zum Betrieb der Wärmepumpe als geschlossenes System mit Kondensator und Verdampfer wird weiterhin die Leitung (376) mit der Leitung (366) verbunden, um das in (354) kondensierte Arbeitsfluid in den Desorber (352) uerzuleiten. vortellhafterwelse wird dabei eine Drossel in diese Ver- bindungsleitung eingeschaltet, so daß der Durchsatz von flüssigem Arbeitsfluid geregelt werden kann.For the version with an evaporator or condenser, the instructions given in Fiq.3 knitted design in which the external heat exchanger is integrated into the tank for phase conversion. The components (358), (356) and the lines (368) and (366) can be omitted when operating as an evaporator. When operating as a capacitor, components (378), (372), (370) and lines (379) and (374) can be omitted. To operate the heat pump as a closed system with condenser and evaporator, line (376) is also connected to line (366) to transfer the working fluid condensed in (354) into the desorber (352) derive. vorellhafter catfish is a throttle in this ver connection line switched on, so that the throughput of liquid working fluid can be regulated.

Bevorzugt ist die Verwendung einer Absorberflüssigkeit in mindestens einer der Komponenten (352) und (354). Die in Fig. 3 gezeigte Leitungsführung des Wärmeträgerkreislaufs mit dem Wärmeverbraucher (386) ist insbesondere für Hochtemperaturwärmepumpen vorteilhaft. Das Wärmeträgermedium durchströmt zuerst bei der niedrigsten Temperatur dieses Wärmeträgerkreises den Resorber (354), heizt sich dabei auf und erhält seine höchste Temperatur erst beim Durchstrnmen des i\ustreiber-I\dsorbers.' Neben einer großen Temperaturspreizung ergibt diese Leitungsführung eine schonende Betriebsweise des Resorbers; Die Absorberflüssigkeit muß dabei nicht auf so'hohe Temperatur gebracht werden wie bei einem Parallelbetrieb von Austreiber-Adsorber 'und Resorber. J'ie maximale lemperatur erreicht der Wärmeträgerstrom also durch Wärmetausch mit dem thermisch höher belastbaren festen Adsorptionsmittel im Austreiber-Adsorber Bevorzugt ist die Verwendung von Zeolith als festes Adsorptionsmittel.The use of an absorber liquid in at least one of components (352) and (354) is preferred. The line routing of the heat transfer circuit with the heat consumer (386) shown in FIG. 3 is particularly advantageous for high-temperature heat pumps. The heat transfer medium first flows through the resorber (354) at the lowest temperature of this heat transfer circuit, heats up in the process and only receives its highest temperature when it flows through of the i \ ustreiber-I \ dsorber. ' In addition to a large temperature spread, this results Line routing a gentle mode of operation of the resorber; The absorber liquid does not have to be brought to as high a temperature as with one Parallel operation of expeller adsorber and resorber. The heat transfer medium flow reaches the maximum temperature by exchanging heat with the solid adsorbent in the expeller adsorber, which can withstand higher thermal loads The use of zeolite as a solid adsorbent is preferred.

Zeolithe sind Alumosilikate mit kristalliner Struktur und mikroskopisch kleinen Poren, in denen aufgrund der hohen inneren Oberfläche große Mengen Gase oder Flüssigkeiten adsorbiert werden können. Zeolithe sind besonders vorteilhaft für die Verwendung in Wärmepumpen da sie bei hohen Temperaturen stabil, billig herstellbar, völlig ungefährlich und umweltfreundlich sind.Zeolites are aluminosilicates with a crystalline structure and microscopic small pores in which large amounts of gases due to the high internal surface area or liquids can be adsorbed. Zeolites are particularly advantageous for use in heat pumps because they are stable at high temperatures, can be produced cheaply, are completely harmless and environmentally friendly.

Besonders geeionet fürdie Verwendung in Märmepum.pen sind die Zeolithe vom Typ A, die mit Magnesiumionen ausgetauschç sind, die typen X und Y und wegen sehr hoher Temperaturbeständigkeit die Typen "Sil i cal i te"bzw. "ZSM".The zeolites are particularly suitable for use in Märmepum.pen of type A, which are exchanged with magnesium ions, types X and Y and because of very high temperature resistance the types "Sil i cal i te" or. "ZSM".

Bevorzugt ist die Verwendung von Aktivkohle als Adsorptionsmittel, was besonders bei Verwendung organischer Arbeitsfluide, wie z.B. Methanol vorteilhaft ist.The use of activated carbon as adsorbent is preferred, which is particularly advantageous when using organic working fluids such as methanol is.

Die Anwendung von Wasser als Arbeitsfluid, stellt besonders bevorzugte Ausführungsform dar. In Kombination mit Zeolith als Adsorptionsmittel erhält man hohe Energiedichten beim Betrieb als diskontinuierliche Anlage. Besondere Vorzüge hat diese Kombination in Bezug auf Umweltverträglichkeit und Preis. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasser sind zudem genau bekannt. The use of water as the working fluid is particularly preferred Embodiment. In combination with zeolite as adsorbent, one obtains high energy densities when operated as a discontinuous system. Special benefits has this combination in terms of environmental sustainability and price. The physical and chemical properties of water are also precisely known.

Bevorzugt ist die Verwendung von wässrigen Salzlösungen als flüssige ausorptionsmitte1 im Resorberteil der borntlonswärmeDumce. Wässrige Salzlösungen wurden und werden vielfach für verschiedene Kältemaschinen als Absorberflüssigkeit verwendet und bieten sich daher aufgrund von vorliegenden Stabilitätsdaten und physikalischen und chemischen Eigenschaften besonders als Absorptionsmittel an.The use of aqueous salt solutions is preferred rather than liquid ones Absorption medium in the resorber part of the borntlonswärmeDumce. Aqueous salt solutions were and are often used as absorber liquids for various refrigerating machines and are therefore particularly suitable as absorption media due to the stability data and physical and chemical properties available.

Einige besonders aussichtsreiche Absorberflüssigkeiten, die zur Veränderung der physikalischen Eigenschaften, wie Dampfdruck und Viskosität, aber auch der chemischen Eigenschaften, wie der Korrosivität, auch als Mischung vorteilhaft eingesetzt werden können, sind wäßrige LiBr,LiCl-,CaCl2-,NaCl oder ZnBr-Lösungen oder deren Gemische. Some particularly promising absorber fluids that lead to change the physical properties, such as vapor pressure and viscosity, but also the chemical Properties such as corrosiveness can also be used advantageously as a mixture are aqueous LiBr, LiCl, CaCl2, NaCl or ZnBr solutions or mixtures thereof.

Die Verwendung des Resorptionsprinzips, vorzugsweise zur Anwendung bei festen Adsorptionsmitteln mit geringer Stabilität bei hohen Arbeitsfluiddrücken, und insbesondere die Verwendung einer Absorberflüssigkeit im Desorber, kann die Verwendung von preisgünstigen Adsorptionsmitteln ermöglichen, die in einem System mit Kondensation und Verdampfung aufgrund der höheren Dampfdrücke zu schnell degradieren.The use of the resorption principle, preferably for application in the case of solid adsorbents with low stability at high working fluid pressures, and in particular the use of an absorber liquid in the desorber, the Allow use of inexpensive adsorbents in one system degrade too quickly with condensation and evaporation due to the higher vapor pressures.

sind Besonders bevorzucJt Izlarmel3u;n?en, die tm Unterdruckbereich arbeiten.are Particularly preferred are those that work in the negative pressure range.

Diese Ausführunq ist vor allem deshalb von Vorteil, weil die Austreiber-Adsor- ber in diesem Fall als dünnwandige Behälter ausgeführt werden können. Uer adsorbierende Feststoff trägt dabei die dünne Behälterwand, die durch den Atmosphärendruck angepreßt wird (Prinzip Erdnußpackung).This design is particularly advantageous because the expeller adsorber In this case, they can be designed as thin-walled containers. The adsorbing solid carries the thin wall of the container, which is pressed by the atmospheric pressure (principle of a peanut pack).

Bevorzugt ist die Ausnutzung der zusätzlichen Freiheitsgrade einer Wärmepumpe mit Resorptionsteil zur Maximierung der Kapazität der Anlage. The utilization of the additional degrees of freedom is preferred Heat pump with absorption part to maximize the capacity of the system.

Adsorptionsmittel stehen nicht in beliebiger Anzahl zur Verfügung. Vielmehr sind einige wenige Adsorptionsmittel bei höheren Temperaturen besonders geeignet, während viele andere aufgrund von Degradationserscheinungen ausscheiden. In vielen Fällen zeigen Adsorptionsmittel, z.B. Zeolith Mg-A, ausgeprägte Bereiche wo bei einer geringen Druck oder Temperaturänderung besonders viel Arbeitsfluid adsorbiert wird. Bei Systemen mit Kondensation bzw. Verdampfung des Arbeitsfluids stehen damit die bevorzugten Temperaturen für eine SorDtlonswärmepumpe schon fest Bei Verwendung von Resorption bzw. Desorption bleiben dagegen die Konzentration der Absorberflüssigkeit und die Art der Absorberflüssigkeit als offene Parameter. Es ist daher in fast allen Fällen möglich durch die Verwendung einer Absorberflüssigkeit die Kapazität einer Sorptionswärmepumpe zu erhöhen.Adsorbents are not available in unlimited numbers. Rather, a few adsorbents are special at higher temperatures suitable, while many others drop out due to signs of degradation. In many cases adsorbents such as zeolite Mg-A will show distinct areas where there is a particularly large amount of working fluid with a low pressure or temperature change is adsorbed. In systems with condensation or evaporation of the working fluid the preferred temperatures for a SorDtlon heat pump are already set When using resorption or desorption, on the other hand, the concentration remains the absorber liquid and the type of absorber liquid as open parameters. It is therefore possible in almost all cases by using an absorber liquid to increase the capacity of a sorption heat pump.

Weiterhin kann vorzugsweise die Wärmepumpe (350) als offenes System , z. B. in der chemischen Industrie zum gleichzeitigen Eindicken, Abkühlen, Verdünnen und Ausfwärmen von vorzugsweise wässrigen Lösungen oder Lösungen flüchtiger organischer Stoff, die als Arbeitsfluide verwendbar sind. Furthermore, the heat pump (350) can preferably be used as an open system , e.g. B. in the chemical industry for simultaneous thickening, cooling, thinning and heating of preferably aqueous solutions or solutions of volatile organic compounds Substance that can be used as a working fluid.

Vorzugsweise wird ein innerer Wärmetausch ohne Zufuhr von Wärme von außen durchgeführt, d.h. ein Stoff- und Wärmeaustausch findet nur zwischen den beiden Austreiber-Adsorbern (102), (104) statt.Preferably, an internal heat exchange without supplying heat from carried out externally, i.e. a mass and heat exchange only takes place between the two Expeller adsorbers (102), (104) take place.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren zum inneren Wärmetausch. Nach Durchführung des inneren Wärmetauschs durch Druckausgleich bei dem das Ventil (150) gemäß Fig. 3 geöffnet ist, (Linie -D und G-H in Fig. 2) wird ein innerer Wärmetausch durch eine Wärmeträgerschleife (154-160),(106),(108) bewerkstelligt. Dabei sinkt der Arbeitsfluiddruck in dem gerade ausgetriebenen Austreiber-Adsorber (102) bzw. (104) ab ( Linie H - H ) während der Arbeitsfluiddruck in dem arbeitsreichen Austreiber-Adsorber (104)bzw. (102) ansteigt (Linie D - E). Wenn der Arbeitsfluiddruck des ersteren Austreiber-Adsorbers (102) bzw. (104) auf den Desorberdruck sinkt (Punkt A), kann noch während des inneren Wärmetauschs Arbeits fluid in diesem Austreiber-Adsorber (102) bzw (104) adsorbiert werden. Dazu wird eine Verbindung des Gasraums des Austreiber-Adsorbers (102),(104) zum Desorber (352) hergestellt. Analog kann nach Oberschreiten des Arbeitsfluiddrucks des Resorbers (354) im anderen Austreiber-Adsorber (104) bzw (102) (Punkt E) dieser bis nach Punkt F ausgetreiben werden und das entstehende Arbetisfluid im Resorber (354) absorbiert werden. Der innere Wärmetausch ist beendet, wenn die Temperatur in beiden Austreiber-Adsorbern (102,104) etwa den gleichen Wert hat ( Punkt F, bzw. Punkt B). Bei diesem Vorgang muß keine Antriebswärme bei T2 aufgewandt werden. Wenn die dabei zwischen Punkt A und Punkt B übertragene Wärme gleich Qi ist, verändert sich das Wärmeverhältnis gegenüber einem Prozeß der nur bis zu den Punkten A und E inneren Wärmetausch ausnutzt von vormals (Ql+Ql')/Q2 auf (Q1+Q1(-Qi)/(Q2-Qi), wobei Qi=Resorptionswärme bei T1 , Q1 = Adsorptionswärme bei T1 und Q2 = Austreibwärme bei T2 (siehe auch Fig. 2).A method for internal heat exchange is particularly preferred. To Carrying out the internal heat exchange through pressure equalization in which the valve (150) is opened according to Fig. 3, (line -D and G-H in Fig. 2) is an internal heat exchange accomplished by a heat transfer loop (154-160), (106), (108). It sinks the working fluid pressure in the expeller adsorber (102) or (104) from (line H-H) during the working fluid pressure in the busy expeller-adsorber (104) or (102) increases (line D - E). If the Working fluid pressure of the former expeller adsorber (102) or (104) drops to the desorber pressure (point A), working fluid can still be in this expeller-adsorber during the internal heat exchange (102) or (104) are adsorbed. This is done by connecting the gas space of the expeller adsorber (102), (104) to desorber (352). Analogously, after the working fluid pressure has been exceeded the resorber (354) in the other expeller adsorber (104) or (102) (point E) of this to be expelled after point F and the resulting work fluid in the resorber (354) are absorbed. The internal heat exchange is finished when the temperature has approximately the same value in both expeller adsorbers (102,104) (point F, resp. Point B). In this process, no drive heat needs to be expended at T2. if the heat transferred between point A and point B is equal to Qi, changes the heat ratio compared to a process that only up to points A and E internal heat exchange used from formerly (Ql + Ql ') / Q2 to (Q1 + Q1 (-Qi) / (Q2-Qi), where Qi = heat of absorption at T1, Q1 = heat of adsorption at T1 and Q2 = heat of expulsion at T2 (see also Fig. 2).

Bevorzugt ist weiterhin ein Verfahren, das eine besonders gute Ausnutzung des festen Adsorptionsmittels ermöglicht. Bei Strömung eines Gases in einem System von Kanälen oder in einer Schüttung ergeben sich automatisch Druckabfälle in Richtung der Strömung. Feststoffadsorber adsorbieren bei hohen Drücken mehr Arbeitsfluid als bei niedrigen Drücken. zs ist daher besonders vorteilhaft, den Wärmeträger in einem im Adsorptionsmittel enthaltenen Wärmetauscher in entgegengesetzter Richtung zum Arbeitsfluiddampf strömen zu lassen. Dadurch stehen nämlich die Abschnitte mit der höchsten Temperatur immer mit dem höchsten Arbeitsfluiddruck in Verbindung. Da sich aber das Adsorptionsmittel an den dem Arbeitsfluideintritt nahestehenden Teilen des Adsorptionsmittels durch Kontakt mit dem strömenden Arbeitsfluiddampf nach Sättigung allmählich abkühlt, L wird vorteihafterweise der Wärmetauscher abschnittsweise betrieben. Schon gesättigte Bereiche des Adsorptionsmittel werden in einem bevorzugten Verfahren nicht in den Wärmetausch einbezogen, d.h. der Wärmetauscher"wird nur in den Bereichen betrieben, wo die Sorptionskapazität noch nicht völlig erschöpft ist.A method which enables particularly good utilization of the solid adsorbent is also preferred. When a gas flows in a system of channels or in a bed, pressure drops automatically result in the direction of the flow. Solid adsorbers adsorb more working fluid at high pressures than at low pressures. It is therefore particularly advantageous to let the heat carrier flow in a heat exchanger contained in the adsorbent in the opposite direction to the working fluid vapor. As a result, the sections with the highest temperature are always connected to the highest working fluid pressure. However, since the adsorbent on the parts of the adsorbent near the working fluid inlet cools down gradually after saturation through contact with the flowing working fluid vapor, L the heat exchanger is advantageously operated in sections. Already saturated areas of the adsorbent are in a preferred method not included in the heat exchange, ie the heat exchanger "is only operated in the areas where the sorption capacity has not yet been completely exhausted.

Dies kann z.B. durch Unterteilung des Wärmetauschers mittels nicht gezeigter D^Pi^eneventile und Aufspaltung der Leitungen (154) bis (15?) qesehphPn-- Bevorzunt ist die Verwendung von externen Wärmetauschern . Dadurch können konventionelle Wärmetausher verwendet werden oder Wärme in entfernt liegenden Wärmequellen oder Wärmesenken umgesetzt werden ohne daß ein zusätzlicher Wärmeträgerkreislauf verwendet wird.This can be done e.g. by subdividing the heat exchanger by means of not D ^ Pi ^ eneventile shown and splitting of the lines (154) to (15?) qesehphPn-- The use of external heat exchangers is preferred. This allows conventional Heat exchangers are used or heat in remote heat sources or Heat sinks are implemented without using an additional heat transfer circuit will.

Nachstehend ist eine Einrichtung zur Durchführung der vorstehend erwähnten Verfahren beschrieben. Die Bezeichnung Austreiber-Adsorber (.102), (104) bedeutet, daß diese Komponente abwechselnd als Austreiher und Adsorber betrieben wird.Below is a means for performing the foregoing Procedure described. The designation expeller adsorber (.102), (104) means that this component is operated alternately as an expeller and adsorber.

Die zwei (oder mehr) Austreiber-Adsorber (102),(104) werden zyklisch benützt, so daß jeweils der eine adsorbiert und der andere ausgetrieben wird. Die Austreiber-Adsorber (102),(104) beinhalten ein festes Adsorptionsmittel (110),(112), z.B.The two (or more) expeller adsorbers (102), (104) become cyclical used so that one is adsorbed and the other is expelled. the Expeller adsorbers (102), (104) contain a solid adsorbent (110), (112), e.g.

als Granulat, als feste Platten, als poröse Formteile oder als Block mit Strömungskanäl en.as granules, as solid plates, as porous molded parts or as a block with flow channels.

Als Vorrichtung zum Austauschen von Wärme kommen konventionelle Wärmetauscher, wie z.B. Plattenheizkörper, Rohrschlangen mit Lamellen, verschweißte Profilbleche mit Kanälen für ein gasförmiges oder flüssiges Wärmeträgermedium oder ein Röhrensystem mit Verdampfung/Kondesnation, in Betracht. Auch Heatpipes. sind vorteilhaft einsetzbar. Die Wärmeaustauschvorrichtung enthälteine Ventilanordnung (192) mit den Leitungen (154) bis (160) und die damit verbundene n Wärmetauschelemente (106) und (108).Conventional heat exchangers are used as a device for exchanging heat, such as plate radiators, pipe coils with fins, welded profile sheets with channels for a gaseous or liquid heat transfer medium or a pipe system with evaporation / condensation. Heat pipes too. can be used advantageously. The heat exchange device includes a valve assembly (192) with the conduits (154) to (160) and the associated n heat exchange elements (106) and (108).

Im Resorber (354) und im Desorber (352) wird eine Absorberflüssigeit verwendet, um Arbeitsfluid zu absorbieren oder zu desorbieren.An absorber liquid becomes in the resorber (354) and in the desorber (352) used to absorb or desorb working fluid.

Wegen der Verwendung von festem Adsorptionsmittel in den Austreiber-Adsorbern (102) und (104) wird das System phasenweise betrieben . Während einer Phase wird ein Austreiber-Adsorber (102) bzw (104) mit dem Resorber (354) verbunden und durch Zufuhr von Wärme der Temperatur T2 (Y2> T1> To) Arbeitsfluid ausgetrieben. Der andere Austreiber-Adsorber (104) bzw. (102) adsorbiert währenddessen Arbeitsfluid aus dem Desorber, wo es unter Zufuhr von Wärme niedriger Temperatur T0 aus einer Ahsorberflüssigl(eit ausgetrieben wird. Nach völligem Austreiben in einem und adsorbieren im anderen Austreiber-Adsorber (102) bzw (104) wird ein innerer Wärmetausch durchgeführt, um die Restwärme im arbeitsfluidarmen Austreiber-Adsorber (102) bzw (104) auf den arbeitsfluidreichen Austreiber-Adsorber bei niedrigerer Temperatur T1 zu übertragen. Dazu dient eine Druckausgleichsleitung (148) und eine vorstehend erwähnte Austauscheinrichtung. Nach Durchführung des inneren Wärmetauschs werden die Wärmetauscher (106) und (108) wieder mit der Wärmequelle (388) bzw mit dem Nutzwärmekreis (386) verbunden, diesmal jedoch mit vertauschteer Funktion von (102) und (104) gegenüber dem Zustand vor dem inneren Wärmetausch. Dazu müssen auch die Verbindungen zum Resorber (354) und Desorber (352) entsprechend umgeschaltet werden, damit der jeweilige arbeitsfluidarme Austreiber-Adsorber (102) bzw (104) nach dem inneren Wärmetausch mit dem Desorber (352) verbunden ist und der arbeitsfluidreichere Austreiber-Adsorber (104) bzw (102) mit dem Resorber (352),. Diese Umschaltung erfolgt mittels der Ventilanordnung (192) und der Ventile (136),(138), (140), (142).Because of the use of solid adsorbent in the expeller adsorbers (102) and (104) the system is operated in phases. During a phase will an expeller adsorber (102) or (104) connected to the resorber (354) and through Supply of heat of temperature T2 (Y2> T1> To) working fluid driven out. The other expeller adsorber (104) or (102) adsorbs working fluid during this time from the desorber, where heat T0 is supplied from a low temperature Absorbent superfluous (it is expelled. After complete expulsion in one and adsorb an internal heat exchange is carried out in the other expeller adsorber (102) or (104), around the residual heat in the expeller adsorber (102) or (104) with little working fluid transferring working fluid-rich expeller adsorber at lower temperature T1. A pressure equalization line (148) and an exchange device mentioned above are used for this purpose. After the internal heat exchange has been carried out, the heat exchangers (106) and (108) again connected to the heat source (388) or to the useful heat circuit (386), this time but with the function of (102) and (104) reversed in relation to the state before the internal heat exchange. The connections to the resorber (354) and Desorber (352) are switched over accordingly, so that the respective working fluid arms Expeller adsorber (102) or (104) after the internal heat exchange with the desorber (352) is connected and the expeller adsorber (104) or (102), which is richer in working fluid, with the resorber (352) ,. This switchover takes place by means of the valve arrangement (192) and the valves (136), (138), (140), (142).

Bevorzuct ist eine Vorrichtung zum Umschalten der Funktion der Aus.trei- ber-Adsorber. Durch die Ventilanordnung (192) werden die Wärmetauschelemente der Austreiber-Adsorber wechselweise im Gegentakt mit der Abwärmequelle (386) verbunden una aem Nutzwarmeverbraucner (386). uie Ventilanordnung ist in ihrer Funktion in Tabelle 1 beschrieben. Sie kann z.B. durch mehrere Einzelventile oder Mehrwegeventile realisiert werden. Während des inneren Wärmetauschs durch eine Wärmeträgerschleife verbindet die Ventilanordnung die Wärmetauschelemente (108) und (.106 ). Dabei wird Leitung (156) mit Leitung (154) und Leitung (158) mit Leitung (160) verbunden.A device for switching over the function of the off. ber adsorber. Through the valve arrangement (192), the heat exchange elements the expeller adsorber is alternately connected in push-pull with the waste heat source (386) and a useful heat consumer (386). The function of the valve arrangement is described in Table 1. It can be implemented, for example, using several individual valves or multi-way valves. During the internal heat exchange through a heat transfer loop, the valve arrangement connects the heat exchange elements (108) and (.106). Line (156) is connected to line (154) and line (158) to line (160).

Bevorzugt ist die Verwendung von sogenannten Austauschkolonnen, wie sie z.B. in der chemischen Industrie für die Trennung von Stoffgemischen verwendet werden, als Resorber und / oder Desorber der Wärmepumpe Diese Ausführung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn das gasförmige Arbeitsfluid nach Ver- lassen des Desorbers noch einen gewissen Anteil an absorberflussigkeit nat una deshalb rektifiziert werden muß. Diese Rektifikation läßt sich in einer Austauschkolonne, bestehend aus Rektifikationsteil und Desorptionsteil auf besonders einfache Weise durchführen.The use of so-called exchange columns, such as those used in the chemical industry for separating mixtures of substances, is preferred as a resorber and / or desorber of the heat pump This design is particularly advantageous when the gaseous working fluid is let the desorber still have a certain amount of absorber excess, of course, and therefore has to be rectified. This rectification can be carried out in a particularly simple manner in an exchange column consisting of a rectification section and a desorption section.

Ein weiterer Ausbau der in Fig. 3 beschriebenen Wärmepumpe ist bevorzugt und nachstehend beschrieben.A further expansion of the heat pump described in FIG. 3 is preferred and described below.

mehrere Austreiter-Adsorber sind vor allem dann von Vorteil wenn eine streng kontinuierliche Betriebsweise erforderlich ist. Zur Vermeidung einer Nutzleistungslücke während des inneren Wärmetauschs können vorteilhafterweise vier Austreiber-Adsorber so betrieben werden, daß sich jeweils einer in einer der vier unterschiedlichen Betriebsphasen (siehe Tabelle 2) befindet und die Behälter die verschiedenen Betriebsphasen zyklisch durchlaufen. Zusätzlich wird durch die Verwendung von vier oder mehr Behältern eine höhere Betriebssicherheit erreicht, da die Anlage auch mit einer verminderten Austreiber-Adsorberzahl noch betriebsbereit ist (wenn auch mit verminderter Gesamtleistung). Bei mehr als zwei Austreiber-Adsorbern muß die Ventilanordnung zum Umschalten der Austreiber-Adsorber in die verschiedenen Betriebszustande entsprechend erweitert werden.several expeller adsorbers are particularly advantageous when a strictly continuous mode of operation is required. To avoid a power gap during the internal heat exchange, four expeller adsorbers can advantageously be operated in such a way that one is in each of the four different operating phases (see Table 2) and the containers cycle through the various operating phases. In addition, the use of four or more containers achieves a higher level of operational reliability, since the system is still ready for operation even with a reduced number of expeller adsorbers (albeit with a reduced overall performance). If there are more than two expeller adsorbers, the valve arrangement must switch over the expeller adsorber can be expanded accordingly in the various operating states.

Bevorzugt ist ein Verfahren zum Ahschnittweisen Wärmetausch und abschnittweisen Adsorbieren bzw. Desorbieren. Ahschnittweises Adsorbieren und Austreiben vermindert die Wärmeverluste und führt zu einer besseren Ausnutzung der Sorptionskapazität des festen Adsorbers: da nur ein Teil des Adsorbers die maximale Temperatur T1 produzieren-muß, während der Rest des Adsorbers bei einer niedrigeren Temperatur Wärme produziert und dabei bis zu einer höheren Arbeitsfluidkonzentration beladen wird. Dieses Verfahren ist speziell in Kombination mit dem Verfahren nach Anspruch 17 vorteilhaft einsetzbar. Zur bestmöglichen Ausnutzung der Sorptionskapazität eines festen Adsorptionsmittels durchströmt der Wärmeträger im Nutzwärmekreis zunächst nur einen Abschnitt des Austreiber- Adsorbers. Sobald die Nitzwärmetemperatur T1 aufgrund der Sättigung des Adsorptionsmittels nicht mehr erreicht werden kann, wird der Kreislauf umgeschaltet. Das Wärmeträqerfluid durchströmt dann einen noch ungesättigten Teil des Adsorbers bzw. den darin eingebetteten Wärmetauscherabschnitt. Sobald auch dieser Abschnitt des Adsorptionsmittels gesättigt ist,wird auf inen weiteren Abschnitt amgeschaltet, usw.A method for section-wise heat exchange and section-wise adsorbing or desorbing is preferred. Sectional adsorption and expulsion reduces heat losses and leads to better utilization the sorption capacity of the solid adsorber: since only part of the adsorber has to produce the maximum temperature T1, while the rest of the adsorber produces heat at a lower temperature and is loaded up to a higher working fluid concentration. This method can be used advantageously especially in combination with the method according to claim 17. For the best possible utilization of the sorption capacity of a solid adsorbent, the heat transfer medium in the useful heat circuit initially only flows through a section of the expeller Adsorbers. As soon as the Nitz heat temperature T1 can no longer be reached due to the saturation of the adsorbent, the circuit is switched over. The heat transfer fluid then flows through a still unsaturated part of the Adsorbers or the heat exchanger section embedded therein. As soon as this section of the adsorbent is also saturated, a further section is switched on, etc.

Bevgrzugt ist; ein Verfahren, das einen zonenweisen Betrieb der Wärmepumpe (-;ni ermöalicht. Zum Beispiel kann durch Aufteilunq des Gasraums der Austrelber-Adsorber'mittels Ventilen oder Absperrvorrichtungen in mehrere Abteilungen ein abschnittweises Adsorbieren bzw. Desorbieren von Arbeitsfluid erreicht werden. Dies dient in einer bevorzugten Ausführung der Anlage dazu eine hohe Nutztemperatur über eine gesamte Adsorptionsphase aufrechtzuerhalten. Bei aleichmäßiaer Adsorption im gesamten Austreiber-Adsor- ber wurde die Temperatur T2 mit fortschreitender Sättigung des Adsorptionsmittels fallen. Bei abschnittweisem Betrieb durch Aufteilen des Gasraums in Bereiche mit verschiedenem Arbeitsfluiddruck können nach Sättigung eines Bereichs weiter noch adsorDtionsfähiqe Bereiche zuqeschaltet werden. Dadurch durchfließt das Wärmeträgermedium vor Verlassen des Austreiber-Adsorbers' in der bevorzuaten Ausführung jeweils einen Bereich des Austreiber-Adsorbers mit hoher Temperatur Fig. 4 zeigt eine Sorptionswärmepumpe mit /\borbarflUss.igkeitkreislauf und Lösungswärmetauscher. Grundlage ist die in Fig.3 beschriebene Wärmepumpe, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Veränderungen betreffen nur die Behälter zur Phasenumwandlung und den Absorberflüssigkeits.-kreislauf.Is preferred; a method that enables zone-wise operation of the heat pump (-; ni. For example, by dividing the gas space the Auselber-Adsorber'mittel can be achieved by means of valves or shut-off devices in several departments a section-wise adsorption or desorption of working fluid. In a preferred embodiment of the system, this serves to maintain a high useful temperature over the entire adsorption phase. With uniform adsorption in the entire expeller adsorber The temperature T2 would fall above this as the saturation of the adsorbent progressed. In the case of section-by-section operation by dividing the gas space into areas with different working fluid pressures, further areas capable of adsorption can be switched on after one area is saturated. This flows through it the heat transfer medium before leaving the expeller adsorber in the vorzuaten Design in each case one area of the expeller adsorber with a high temperature. Fig. 4 shows a sorption heat pump with a boron fluid circuit and a solution heat exchanger. The basis is the heat pump described in FIG. 3, the same parts being denoted by the same reference numerals. The changes only affect the containers for phase conversion and the absorber fluid circuit.

Der Desorber (404) beinhaltet einen Wärmetauscher (424), der über die Leitungen (113) und (186) mit der Wärmequelle (384) verbunden ist. Eine Pumpe (184) in der Leitung (186) dient zum Umwälzen des Wärmeträgermediums durch den Wärmetauscher (424). Der Desorber weist ferner eine Leitung (414) mit einer Pumpe (426) zu einem Lösungswärmetauscher (176) auf, durch den die arbeitsfluidarme Absorberflü sigkeit abfließt und über die Leitung (410) in den Resorber (406) gelangt.The desorber (404) includes a heat exchanger (424), which over the lines (113) and (186) are connected to the heat source (384). One pump (184) in line (186) is used to circulate the heat transfer medium through the heat exchanger (424). The desorber also has a line (414) with a pump (426) to a Solution heat exchanger (176) through which the low-working fluid absorber fluid flows off and reaches the resorber (406) via the line (410).

Der Resort:r (406) ist ebenfalls mit einem W?rmetauscher (420) ausgerüstet, der über die Leitung (418) mit der Pumpe (416) von der Wärmequelle (386) mit Wärmeträgermedium beliefert wird, das über die Leitung 431 zurückgeführt wird. Von (431) zweigen die Leitung (168) und die Leitung (166) ab und sind mit der Ventilanordnung (192) verbunden. Ober ein Leitungsstück (429) mit einem Ventil (428 sind die Leitungen (166) und (168) miteinander verbunden.The Resort: r (406) is also equipped with a heat exchanger (420), via the line (418) with the pump (416) from the heat source (386) with the heat transfer medium is supplied, which is returned via line 431. From (431) the Line (168) and line (166) and are connected to the valve assembly (192). The lines (166) and (168) linked together.

Die arbeitsfluidreiche Absorberflüssigkeit fließt durch die Leitung (408) aus der Resorber zum Lösungswärmetauscher (176) und von dort durch eine Drosseleinrichtu (180) in der Leitung (412) in den Resorber (404). Vorteilhaft ist eine Absaugvor richtung (399) für Fremdgase, die bevorzugt aüber eine Leitung (398) an den Resor ber angeschlossen ist.The absorber liquid, which is rich in working fluid, flows through the line (408) from the resorber to the solution heat exchanger (176) and from there through a throttle device (180) in the line (412) into the resorber (404). An extraction system is advantageous direction (399) for foreign gases, which are preferably sent via a line (398) to the Resor over is connected.

Der Absorberflüssigkeitskreislauf dieser Wärmepumpe ist geschlossen. Diese Bauart entsteht durch die Verbindung der Leitung (366) mit Leitung (376) und (374) mit Leitung (368) bei der in Fig. 3 dargestellten Wärmepumpe, wenn zusätzlich noch ein Lösungswärmetauscher (176) in diese Leitungen eingebaut wird.The absorber fluid circuit of this heat pump is closed. This design is created by connecting the line (366) with line (376) and (374) with line (368) in the heat pump shown in FIG. 3, if in addition a solution heat exchanger (176) is also installed in these lines.

Im Betrieb wird die Absorberflüssigkeit durch den Resorber (406) und den Desorber (404) zirkuliert, wobei im Desorber (404) jeweils ein Teil des enthaltenen Arbeitsfluidsausgedampft (desorbiert) wird und im Resorber (406) ein entsprechender Arbeitsfluidstrom wieder absorbiert wird.During operation, the absorber liquid is absorbed by the resorber (406) and the desorber (404) circulates, in each case a part of the contained in the desorber (404) Working fluid is evaporated (desorbed) and a corresponding one in the resorber (406) Working fluid flow is reabsorbed.

Zum Betrieb sind zwei Wärmequellen (384) und (388) nötig. Als Wärmequelle (384) bei niedriger Temperatur T0 kann z. B. Abwärme aus einem Industriellen Prozeß.Two heat sources (384) and (388) are required for operation. As a heat source (384) at low temperature T0 can e.g. B. Waste heat from an industrial process.

verwendet werden, während die Wärmequelle (388) bei hoher Temperatur T2 aus einem Ul- oder Gasbrenner mit Wärmetauscher bestehen kann. Die Nutzwärme steht dann bei mittlerer Temperatur T1 zur Verfügung. Im allgemeinen liegt das erreichbare rechnerische Wärmeverhältnis bei etwa 1,5 (unter Wärmeverhältnis ist hier der Quotient aus. Nutzwärme bei T1 und Antriebswärme bei T2 zu verstehen).be used while the heat source (388) is at high temperature T2 can consist of an UL or gas burner with a heat exchanger. The useful heat is then available at the mean temperature T1. In general the achievable lies arithmetical heat ratio at about 1.5 (under heat ratio here is the quotient the end. Useful heat at T1 and drive heat at T2).

Die folgenden Ausführungen hetreffen Vorrtchtungen, die-insbesondere Teil der in Fig. 4 gezeigten Wärmepumpe sind.The following remarks apply to devices that-in particular Part of the heat pump shown in Fig. 4 are.

Bevorzugt ist die Verwendung eines Lösungswärmetauschers (176) zum Austausch von Wärme der arbeitsfluidarmen Absorberflüssigkeit aus dem Desorber (404) mit der arbeitsfluidreichen Absorberflüssigkeit aus dem Resorber (406). Um den den.Kreislauf von Absorberflüssigkeit aufrechtzuerhalten ist die Pumpe (426) vorzugsweise vorgesehen.The use of a solution heat exchanger (176) for Exchange of heat from the absorber liquid with little working fluid from the desorber (404) with the absorber fluid rich in working fluid from the resorber (406). About the cycle The pump (426) is preferably provided to maintain absorption liquid.

Vorteilhaft ist eine Einrichtung (180) zur Druckerniedrigung in der Leitung (412) für arbeitsfluidarme Absorberflüssigkeit zwischen dem Desorber (404) und dem Resorber (406). Diese Einrichtung kann vorzugsweise zwischen einem Vorratstank (468) gemäß Fig. Sund dem Desorber (404) eingebaut werden, so daß der Vorratstank (468) dem geringsten Druckunterschied gegenüber der atmosphäre ausgestzt ist.A device (180) for lowering the pressure in FIG Line (412) for low working fluid absorber liquid between the desorber (404) and the resorber (406). This device can preferably be between a storage tank (468) are installed according to Fig. Sund the desorber (404) so that the storage tank (468) has the smallest pressure difference compared to the atmosphere.

Die Anordnung mit Vorratstanks (468),(478) ist in Fig. 5 beschrieben.The arrangement with storage tanks (468), (478) is described in FIG.

Fig. 5 zeigt einen weiteren Ausbau der Wärmepumpe nach Fig. 4.FIG. 5 shows a further expansion of the heat pump according to FIG. 4.

Die Leitungen (113) und (186) zum Wärmetauscher (424) werden mit einer Leitung (236) durch ein Regelventil (212) zur Regelung der an den Desorber abgegebenen Leistung verbunden . Die Zulaufleitung (412) ist vorzugsweise mit einem im Desorber(404) vorgesehenen Wärmetauscherelement (494) verbunden.The lines (113) and (186) to the heat exchanger (424) are connected to a Line (236) through a control valve (212) to regulate the amount delivered to the desorber Performance connected. The feed line (412) is preferably equipped with a desorber (404) provided heat exchanger element (494) connected.

An der Verbindungsstelle der Leitungen (166) und (429) ist vorzugsweise ein Regelventil (460) eingebaut.At the junction of lines (166) and (429) is preferably a control valve (460) installed.

Die Zuleitung (410) zum Resorber (406) ist mit einem im Resorber angeordneten Wärmetauschelement (492) vorzugsweise verbunden.The feed line (410) to the resorber (406) is arranged in the resorber with a Heat exchange element (492) preferably connected.

Ein Vorratstank (468) für arbeitsfluidreiche Absorberflüssigkeit ist mittels der Leitungen (488) und (486) vor und hinter dem Ventil(466) in der Leitung (412) mit dieser Leitung (412) verbunden. Ein Wärmetauschelement (470) im Vorratstank (468) dient vorzugsweis.e zum Beheizen der Absorberflüssigkeit im Tank (468). Dies kann z.B. mit Wärme aus. der Wärmequelle (384) geschehen.A storage tank (468) for absorber liquid rich in working fluid is by means of lines (488) and (486) upstream and downstream of the valve (466) in the line (412) connected to this line (412). A heat exchange element (470) in the storage tank (468) serves vorzugweis.e to heat the absorber liquid in the tank (468). This can e.g. with heat. the heat source (384) happen.

Ein zweiter Vorratstank (478) ist vorzugsweise mit den Leitungen (484) und (482) vor und hinter dem Ventil (472) in der Leitung (410) mit dieser Leitung (410) verbunden. Ein Wärmetauschelement (480) ist vorzugsweise zum Beheizen der Absorberflüssigkeit in diesem Vorratstank (478) eingebaut. A second storage tank (478) is preferably connected to the lines (484) and (482) in front of and behind the valve (472) in the line (410) with this line (410). A heat exchange element (480) is preferably installed in this storage tank (478) for heating the absorber liquid.

durch den Einbau von Vorratstanks kann die Wärmepumpe (400) auch als Energie speicher benützt werden. Die Speicherkapazität wird durch die Größe der Vorratstanks beschränkt. Beim Betrieb als Energiespeicher wird Wärme niedriger Temperatur aus der Wärmequelle (384) ohne Einsatz von Wärme hoher Temperatur T2 aus der Wärmequelle (388) auf eine mittlere Temperatur T1 qebracht. Dabei wird zum getrieb des Desorbers die in dem lanK (468) fleim Austreibprozeß gespeicherte arbeitsfluidreiche Absorberflüssigkeit verwendet. Die dabei entstehende arbeitsfluidarme Absorberflüssigkeit wird in dem zweiten Tank (478) gespeichert. In einem späteren Austreibprozeß wird diese Absorberflüssigkeit bei Zufuhr von Wärme in dem /den Austreiber-Adsorbern zum adsorbieren des ausgetriebenen Arbeitsfluiddampfs verwendet und schließlich als arbeitsfluidreiche Absorberflüssiqkeit wieder im Tank (468) aufbewahrt. Bei dieser Betriebsart können die Austreiber-Adsorbèr~'auch parallel, d.h. alle als Austreiber oder alle als Adsorber in vorteilhafter Weise betrieben werden.By installing storage tanks, the heat pump (400) can also be used as an energy store. The storage capacity is limited by the size of the storage tanks. When operated as an energy store, heat at a low temperature from the heat source (384) is brought to a mean temperature T1 q without the use of heat at a high temperature T2 from the heat source (388). Included the absorber liquid, which is rich in working fluid and stored in the lanK (468) during the expulsion process, is used to drive the desorber. The absorber liquid, which is low in working fluid, is stored in the second tank (478). In a later expulsion process, this absorber liquid is used when heat is supplied in the expeller adsorber (s) to adsorb the expelled working fluid vapor and is finally stored again in the tank (468) as absorber liquid rich in working fluid. In this operating mode The expeller adsorbent ~ 'can also be operated in parallel, ie all as expellers or all as adsorbers in an advantageous manner.

Im Folgenden werden die mit der Wärmepumpe nach Fig. 5 vorteilhaft durchführbaren Verfahren und die enthaltenen Vorrichtungen erläutert.In the following, those with the heat pump according to FIG. 5 are advantageous feasible methods and the devices included explained.

Die Betriebsweise der Wärmepumpe mit den Vorrichtungen nach den Ansprüchen 30 und 31 wurde bereits beschrieben. Mittels puder bevorzugten '.Järmetauscher #70);und (480)ist es möglich die Temperatur der Absorberflüssigkeit in dem Tank (468) und dem Tank (478) jeweils auf der Temperatur T0 bzw T1 zu halten, so daß die Wärmepumpe auch nach. längerem Stillstand, z. B.irn Betrieb als Speicher, sofort betriebsbereit ist. Zusätzlich verbessert der Tank (478) die Speicherfähigkeit der Wärmepumpe, da die fühlbare Wärme der armen Absorberflüssigkeit in diesem Tank während des Entladens des Speichers zusätzlich zum Speichergehalt beiträgt.The mode of operation of the heat pump with the devices according to the claims 30 and 31 have already been described. Heat exchanger # 70); and (480) it is possible the temperature of the absorber liquid in the tank (468) and to keep the tank (478) at the temperature T0 or T1, so that the heat pump also after. prolonged standstill, e.g. For example, when used as a storage tank, immediately ready for operation is. In addition, the tank (478) improves the storage capacity of the heat pump, because the sensible heat of the poor absorber liquid in this tank during unloading of the storage also contributes to the storage content.

Bevorzugt ist ein Verfahren zur Regelung der Anlagenleistung ohne auf wendige Regelventile im Gasstrom der Anlage. Die Regelung der Anlagenleistung geschieht dabei durch Veränderung der Temperatur der Absorberflüssigkeit im Desorber. Bei höherer Temperatur der Absorberflüssigkeit steigt deren Dampfdruck und damit die im Austreiber-Adsorber adsorbierte Menge gasförmiges Arbeitsfluid und damit die Wärmeleistung des Austreiber-Adsorbers bei der Temperatur T1. A method for regulating the system output is preferred on agile control valves in the gas flow of the system. The regulation of the system performance happens by changing the temperature of the absorber liquid in the desorber. At a higher temperature of the absorber liquid, its vapor pressure rises and with it the amount of gaseous working fluid adsorbed in the expeller adsorber and thus the heat output of the expeller adsorber at temperature T1.

Weiterhin können nachfolgende Vorrichtun<'en vorteilhafterweise zur Regelung der Wärmeleistungen und Temperaturen der in der Wärmepumpe umgesetzten Wärme eingesetzt werden.Furthermore, the following devices can advantageously to regulate the heat output and temperatures converted in the heat pump Heat can be used.

Ein Regelventil (244) ist inshesondere dann vorteilhaft, wenn die Temperatur der Wärmequelle (388) starken Schwankungen unterliegt.A control valve (244) is particularly advantageous when the Temperature of the heat source (388) is subject to strong fluctuations.

Das gleiche gilt auch für die Regelung der Temperatur im Desorber (404) durch das Regelventil (212). Vorteilhaft ist eine Regelung der Durchflußmenge des. Wärmeträgerstroms im Austreiber-Adsorber (102),(104) beim Wärmeentzug. Die im Austreiber-Adsorber (102),(104) auftretenden Temperaturen schwanken in einem relativ großen Bereich. Der Wärmeverbraucher (386) soll jedoch immer mit gleichmäßiger Temperatur beliefert werden. Vorteilhafterweise wird däzu obige Vorrichtung verwendet. Dabei wird die Durchflußmenge durch den Austreiber-Adsorber (102), (104) so geregelt, daß der aus dem Resorber (406) kommende Wärmeträgerstrom nach Durchgang durch den Austreiber-Adsorber (102),(104) bzw. durch die Beipaßleitung (429) und Rekombination in Leitung (431) die Temperatur T1 erreicht.The same also applies to the regulation of the temperature in the desorber (404) through the control valve (212). It is advantageous to regulate the flow rate Des. Heat carrier flow in the expeller adsorber (102), (104) during heat extraction. the in the expeller adsorber (102), (104) occurring temperatures fluctuate in one relatively large area. The heat consumer (386) should, however, always use more evenly Temperature. The above device is advantageously used for this purpose. The flow rate through the expeller adsorber (102), (104) is regulated in such a way that that the heat transfer medium flow coming from the resorber (406) after passing through the Expeller adsorber (102), (104) or through the bypass line (429) and recombination reaches the temperature T1 in line (431).

Eine Regelventil (244) ist ins.besondere dann nötig, wenn die Temperatur der Wärmequelle (.388) starken Schwankungen unterli.egt. Das gleiche gilt auch für die Regelung der Temperatur im Desorber durch. die Vorrichtung (212).A control valve (244) is particularly necessary when the temperature the heat source (.388) is subject to strong fluctuations. The same goes for regulating the temperature in the desorber. the device (212).

Die Vorrichtung nach Anspruch 26 ermöglicht eine Regelung der Durchflußmenge des. Wärmeträgerstroms im Austreiber-Adsorher beim Wärmeentzug. Die im Austreib.er-Ads.orber auftretenden Temperaturen schwanken in einem realtiv großen Bereich. Der Wärmeverbraucher (386) soll jedoch immer mit gleichmäßiger Temperatur beliefert werden. Vorteilhafterweise wird dazu die in Anspruch 26 beschriebene Vorrichtung verwendet. Dabei wird die Durchflußmenge durch den Austeiber-Adsorber so geregelt, daß der aus dem Resorber kommende Wärmeträgerstrom nach Durchgang durch denAustreiber-Adsorber bzw. durch die Beipaßleitung (429) und Rekombination in Leitung (431) die Temperatur T1 erreicht.The device according to claim 26 enables the flow rate to be regulated Des. Heat carrier flow in the expeller adsorher during heat extraction. The in the Ausreib.er-Ads.orber occurring temperatures fluctuate in a relatively large range. The heat consumer (386) should, however, always be supplied with a constant temperature. Advantageously the device described in claim 26 is used for this purpose. The Flow rate through the Austeiber-Adsorber regulated so that that from the Resorber incoming heat carrier flow after passing through the expeller adsorber or through the bypass line (429) and recombination in line (431) reaches the temperature T1.

Besonders bevorzugt ist die folgende Ausführung derAustreiber-Adsorber Lurch Integration jedes Austreiber-Adsorbers mit einem Desorber werden Druck- Verluste zwiscnen Austreiber-Adsorber und Uesorber minimiert. Eine maximale Querschnittsfläche für die Zuleitung von gasförmigem Arbeitsfluid ist wegen der relativ niedrigen Arbeitsfluiddrücke bei dem Desorpionsvorgang,(d.h. Adsorption im Feststoff, gleichzeitig Desorption in der Absorberflüssigkeit) nötig.Particularly preferred is the following embodiment of the expeller adsorber By integrating each expeller adsorber with a desorber, pressure Losses between expeller adsorber and absorber are minimized. A maximum cross-sectional area for the supply of gaseous working fluid is necessary because of the relatively low working fluid pressures during the desorption process (ie adsorption in the solid, at the same time desorption in the absorber liquid).

Um Ventile in der Zuleitunq (124) zum Austreiber-Adsorber (102), (104) zu ver- meiden.können die integrierten Desorber von Absorberflüssigkeit entleert wer- den. Die Vorrichtung zum Entleeren kann dabei aus einer Abflußleitung in einen Vorratstank (478) bestehen. Wenn die Entleerung durch die Schwerkraft nicht ausreicht, wird vorteilhafterweise eine Pumpe (426) in diese Leitung (414) eingebaut.In order to control valves in the supply line (124) to the expeller adsorber (102), (104) the integrated desorber can be emptied of absorber liquid the. The device for emptying can consist of a drain line into a storage tank (478). If the evacuation by gravity is not sufficient, a pump (426) is advantageously installed in this line (414).

Bevorzugt ist das aus konventionellen Absorberwärmepumpen bekannte Verfahren der Lösungsrückführunq. Dieses Verfahren ist auch in der vorlieqen- den Wärmepumpe vorteilhaft anzuwenden. Zur Durchführung sind die Wärmetauscher (494) und (492) in dem Desorber (404) und dem Resorber (406) nötig. Die Verwendung dieses Verfahrens führt zu geringeren Temperaturdifferenzen beim Wärmeübergang im Resorber-Desorber-Kreis und damit zu einer besseren Ausnutzung der zugeführten Wärme.The solution recirculation method known from conventional absorber heat pumps is preferred. This procedure is also applicable in the present to use the heat pump advantageously. The heat exchangers (494) and (492) in the desorber (404) and the resorber (406) are necessary for this. The use of this process leads to lower temperature differences in the heat transfer in the resorber-desorber circuit and thus to better utilization of the supplied heat.

Bevorzugt ist die Rektifikation des aus dem Desorber austretendem Gasstroms mittels eines Rektifikators (456). Die Rektifikation ist besonders dann nötig, wenn eine flüchtige Absorberflüssigkeit verwendet wird, die bei den verwendeten Temperaturen einen nicht vernachlässigbaren Dampfdruck hat und dieser Anteil der Absorberflüssigkeit in dem verwendeten Adsorptions- mitte nicht adsorbiert wird. Die Kühlung des Rektifikatorkänn durch einen unabhängigen Wärmeträgerstrom in einem Wärmetauscher (458) bei einer Temperatur T4, wobei T4 kleiner ist als T@, erfolgen. Die bei der Rektifikation ab- gest@@edene omponente Wird z.B. in die Leituriq mit arbeitsfluidarmer Absorber- tlusslgleelt vom Desorber zum Resorber geleitet.The rectification of the gas stream exiting the desorber by means of a rectifier (456) is preferred. Rectification is particularly necessary when a volatile absorber liquid is used which has a non-negligible vapor pressure at the temperatures used and this proportion of the absorber liquid in the adsorption liquid used middle is not adsorbed. The rectifier can be cooled by an independent heat transfer medium flow in a heat exchanger (458) at a temperature T4, T4 being less than T @. The rectified gest @@ edene omponente Is e.g. in the Leituriq with low working fluid absorber tlusslgleelt passed from the desorber to the resorber.

Im übrigen wird auf meine am gleichen Tag hinterlegte Patentanmeldung mit dem Titel "Verfahren zum Hochtransformieren der Temperatur von Wärme sowie Wärmetransformator" verwiesen, auf die aus Offenbarungsgründen ausdrücklich Bezug genommen wird.Incidentally, my patent application filed on the same day is referred to with the title "Process for stepping up the temperature of heat as well as heat transformer" referred to, which are expressly referred to for reasons of disclosure.

Beispiele: Um einen qualitativen Vergleich anzustellen, ist das Wärmeverhältnis und die Leistung relativ zur Anlagengröße (Kapazität) für mehrere Varianten gegenübergestellt.Examples: To make a qualitative comparison, the heat ratio is and the performance relative to the system size (capacity) for several variants.

Wärmeverhäl tnis: = Nutzwärme bei mittlerer Temperatur T1~ Antriebswärme bei hoher Temperatur T2 Masse Arbeitsfluidumsatz pro Zyklus Kapazität: = Masse Adsorptionsmittel trocken, gesamt, in einem Behälter Stoffpaar: Adsorptionsmittel = Zeolith A Arbeitsfluid = H20 Druckniveau: Pmax = 1 bar 1. Beispiel: Wärmepumpe mit Feststoff als Adsorptionsmittel in zwei Austreiber-Adsorbern, die im Gegentakt betrieben werden (z.B. eine Anlage nach Fig. 4), und Kondensation + Verdampfung des Arbeitsfluids Druckniveaus: PO = 0,01 bar p1 = 1 bar Temperaturen: Tg = 100 C T1 = 1000 C T2 = 3000 C a) Vergleichsbeispiel(Wärmepumpe gemäß DE-OS 29 39 423)ohne jeglichen inneren Wärmetausch Wärmeverhältnis Kapazität = 0,09 Druck-Temperatur-Verlauf in Fig. 2: A' - C - E' - G -b) mit innerem Wärmetausch durch Wärmeträgerschleife zwischen den beiden Austreiber-Adsorbern Wärmeverhältnis Kapazität = 0,09 Druck-Temperatur-Verlauf in Fig. 2: A' - C - K - E' - G - L -c ) mit innerem Wärmetausch durch Druckausgleich Wärmeverhältnis Kapazität = 0,11 Druck-Temperatur-Verlauf in Fig. 2: A - C - D - E - G - H - A d) mit innerem Wärmetausch durch aufeinanderfolgenden Druckausgleich (zuerst) und Wärmetausch (anschließend) nach dem erfindungsgemäß bevorzugten Verfahren Wärmeverhältnis Kapazität = 0,11 Druck-Temperatur-Verlauf in Fig. 2: A - B - C - D - D - F - G - H - A 2. Beispiel: Wärmepumpe mit Feststoff als Adsorptionsmittel in zwei Austreiber-Adsorbern, die im Gegentakt betrieben werden (z.B. Anlage nach Fig. 4) und Resorption + Desorption des Arbeitsfluids in einem flüssigen Absorptionsmittel Druckniveaus: pO = 0,1 bar p1 = 1 bar Temperaturen: 10 = 800 C T1 = 1400 C T2 = 3000 C Wärmeverhältnis: Kapazität = 0,12 Das Wärmeverhältnis von 1,47 gilt für die Anwendung des erfindungsgemäß bevorzugten Verfahrens zum inneren Wärmetausch. Bei anderen Verfahren zum inneren Wärmetausch reduziert sich dieses Wärmeverhältnis analog zu den im Beispiel 1 angegebenen Werten.Heat ratio: = useful heat at medium temperature T1 ~ drive heat at high temperature T2 mass of working fluid turnover per cycle capacity: = mass of dry adsorbent, total, in a container pair of substances: adsorbent = zeolite A working fluid = H20 pressure level: Pmax = 1 bar 1st example: Heat pump with solids as adsorbent in two expeller adsorbers, which are operated in push-pull (e.g. a system according to FIG. 4), and condensation + evaporation of the working fluid Pressure level: PO = 0.01 bar p1 = 1 bar Temperatures: Tg = 100 ° C T1 = 1000 C T2 = 3000 C a) Comparative example (heat pump according to DE-OS 29 39 423) without any internal heat exchange Capacity = 0.09 pressure-temperature curve in Fig. 2: A '- C - E' - G - b) with internal heat exchange through a heat carrier loop between the two expeller adsorbers Capacity = 0.09 pressure-temperature curve in Fig. 2: A '- C - K - E' - G - L - c) with internal heat exchange through pressure equalization, heat ratio Capacity = 0.11 pressure-temperature curve in Fig. 2: A - C - D - E - G - H - A d) with internal heat exchange through successive pressure equalization (first) and heat exchange (then) according to the inventive method of heat ratio Capacity = 0.11 pressure-temperature curve in Fig. 2: A - B - C - D - D - F - G - H - A 2nd example: Heat pump with solid as adsorbent in two expeller adsorbers, which are in push-pull operated (e.g. system according to Fig. 4) and absorption + desorption of the working fluid in a liquid absorbent Pressure levels: pO = 0.1 bar p1 = 1 bar Temperatures: 10 = 800 C T1 = 1400 C T2 = 3000 C Heat ratio: Capacity = 0.12 The heat ratio of 1.47 applies to the application of the method preferred according to the invention for internal heat exchange. In the case of other processes for internal heat exchange, this heat ratio is reduced analogously to the values given in Example 1.

Zusammenfassend: 1) Durch Verwendung des bevorzugten Verfahrens für inneren Wärmetausch ergibt sich eine Verbesserung des Wärmeverhältnisses um (typisch) 1,46 - 1,31 = 11,5 % -773 und der Kapazität um 0,11 - 0 09 = 22 %.In summary: 1) By using the preferred method for internal heat exchange results in an improvement in the heat ratio by (typically) 1.46 - 1.31 = 11.5% -773 and the capacity by 0.11 - 0 09 = 22%.

2) Durch Verwendung von Resorption + Desorption läßt sich die Nutztemperatur von 100 °C auf 140° C steigern, ohne das obere Druckniveau P1 = 1 bar zu verändern. Vorgang Leitungsyerbindungen Yentilstellungem Pumpen Temperaturen Drücke Konz. Verlauf in Fig. # 158 156 154 160 150 136 138 140 142 428 152 196 416 426 184 102 104 404 406 102 104 404 406 102 104 102 104 1. Austreiben 162 - - x - - - 0 0 - - - 0 0 0 0 TF TB T0 T1' P1 P0 P0 P1 xF xB F B in (102) 164 - - - x Adsorption 166 - x - - in (104) 168 x - - - T2 T1 xG xC G C 2. Innerer Wärme- 0 - - - - - - - - - - T2 T1 T0 T1' P1 P0 P0 P1 xG xC G C tausch durch Druckausgleich TH TD PH PD P0 P1 xH xD H D 3. Innerer Wärme- 158 - - - x - - - - - - 0 - - - - TH TD T0 T1' PH PD P0 P1 xH xD H D tausch durch Wärmet@@ger 156 - - x - TA TE T0 T1' P0 P1 P0 P1 xA xE A E 4. Adsorption in 156 - - - x - 0 - - 0 0 0 - 0 0 0 TA TE T0 T1' P0 P1 P0 P1 xA xE A E (102)und Austreiben in 156 - - x - (104) bei iWt TB TF T0 T1' P0 P1 P0 P1 xB xF B F 5. Austreiben 162 - x - - - 0 - - 0 - - 0 0 0 0 TB TF T0 T1' P0 P1 P0 P1 xB xF B F in (104) 164 x - - - Adsorbieren 166 - - x - in (102) 168 - - - x T1 T2 T0 T1' P0 P1 P0 P1 xC xG C G 6. .... 7. ..... 8...... ergeben sich durch Vertauschen von (102) und (104) mit zugehörigen Nebenaggregaten in Vorgang 2, 3, 4 x = Leitungsverbindung - = nicht in Betrieb, nicht verbunden, gaschlossen 0 = in Betrieb, offen Tabelle 1 Ventilstellungen, Pumpenbetriebszustände, Temperaturen und Drücke in der Wärmepumpe nach Fig. 4 mit zwei Austreiber-Adsorbern bei innerem Wärmetausch durch Bruckausgleich und Wärmträger und Adsorption/ Austreiben während des inneren Wärmetauschs durch Wärmsträger (iWt) bei Vorgang 4 und 82) By using absorption + desorption, the useful temperature can be increased from 100 ° C to 140 ° C without changing the upper pressure level P1 = 1 bar. Process Line connections Yentilpositionem Pumping Temperatures Pressures Conc. Course in Fig. # 158 156 154 160 150 136 138 140 142 428 152 196 416 426 184 102 104 404 406 102 104 404 406 102 104 102 104 1. Drive out 162 - - x - - - 0 0 - - - 0 0 0 0 TF TB T0 T1 'P1 P0 P0 P1 xF xB FB in (102) 164 - - - x Adsorption 166 - x - - in (104) 168 x - - - T2 T1 xG xC GC 2. Internal heat - 0 - - - - - - - - - - T2 T1 T0 T1 'P1 P0 P0 P1 xG xC GC exchange through Pressure equalization TH TD PH PD P0 P1 xH xD HD 3. Inner heat- 158 - - - x - - - - - - 0 - - - - TH TD T0 T1 'PH PD P0 P1 xH xD HD exchange through Wärmet @@ ger 156 - - x - TA TE T0 T1 'P0 P1 P0 P1 xA xE AE 4. Adsorption in 156 - - - x - 0 - - 0 0 0 - 0 0 0 TA TE T0 T1 'P0 P1 P0 P1 xA xE AE (102) and Drive out in 156 - - x - (104) at iWt TB TF T0 T1 'P0 P1 P0 P1 xB xF BF 5. Drive out 162 - x - - - 0 - - 0 - - 0 0 0 0 TB TF T0 T1 'P0 P1 P0 P1 xB xF BF in (104) 164 x - - - Adsorb 166 - - x - in (102) 168 - - - x T1 T2 T0 T1 'P0 P1 P0 P1 xC xG CG 6. .... 7. ..... 8 ...... result from interchanging (102) and (104) with associated ancillary units in operations 2, 3, 4 x = line connection - = not in operation , not connected, gas closed 0 = in operation, open Table 1 Valve positions, pump operating states, temperatures and pressures in the heat pump according to Fig. 4 with two expeller adsorbers with internal heat exchange through bridge compensation and heat carrier and adsorption / expulsion during internal heat exchange with heat carrier ( iWt) for processes 4 and 8

Claims

Patented methods of increasing the temperature of heat, at which a working fluid is at a high temperature T2 by supplying heat a relatively high working fluid pressure p from a solid adsorbent in at least an expulsion adsorber is expelled, the gaseous escaping during expulsion Working fluid at a predetermined temperature T1 'and a relatively high working fluid pressure p1 is transferred into a liquid phase, present in a liquid phase Working fluid by absorbing heat at a relatively low temperature To and a relatively low working fluid pressure pO is converted into the gas phase, the gaseous working fluid with the release of heat of medium temperature T1 in the solid adsorbent adsorbed in at least a second expeller adsorber and the process by cyclic expulsion * and adsorption of working fluid is maintained from or in the expeller adsorbers, characterized in that that after adsorption in the first expeller-adsorber an internal heat exchange between this and the second expeller adsorber at the higher temperature T2 takes place by first pressure equalization between the second, working fluid poor Expeller adsorber at high temperature T2 and the first, rich in working fluid Expeller adsorber is produced at medium temperature T1 and then heat is transferred from the second to the first expeller adsorber.

2. The method, in particular according to claim 1, characterized in that that the working fluid is in a container for phase conversion from an absorber fluid is absorbed at medium temperature T1 and relatively high working fluid pressure Pl and / or in a second container for phase conversion from an absorber liquid is desorbed at low temperature T0 and low working fluid pressure pO.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that zeolite is used as a solid adsorbent.

4. The method according to claims 1 to 2, characterized in that that activated carbon is used as a solid adsorbent.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that water is used as the working fluid.

6. The method according to claims 1 to 4, characterized in that that methanol is used as the working fluid.

7. The method according to claims 2 to 6, characterized in that that an aqueous salt solution as a liquid absorbent in at least one the container is used for the phase change of the working fluid.

8. The method according to claim 7, characterized in that specifically aqueous LiBr, LiCl, CaCl2, NaCl or ZnBr solutions or mixtures of these solutions can be used as a liquid absorbent.

9. The method according to claims 1 to 8, characterized in that that the working fluid pressure during adsorption or during expulsion in the solid adsorbent at a given temperature T2 and a given useful heat temperature T1 reduced is that the adsorbent survives at least a predetermined number of cycles.

10. The method according to claim 9, characterized in that the maximum pressure of the working fluid is 1 bar absolute and the solid adsorbent is self-supporting is surrounded by a thin container wall.

11. The method according to claims 2 to 10, characterized in that that the two working fluid pressures pO and P1 by the working fluid concentration at least one absorber liquid is chosen so that in a given Adsorbent Amount adsorbed per cycle at temperatures To, Tl and T2 Working fluid is maximum.

12. The method according to claims 2 to 11, characterized in that that two independent absorber liquid flows in the tanks for phase conversion of the working fluid can be used, the first of which absorbs heat low temperature T0 and relatively low pressure of working fluid depleted while the second absorber liquid flow with heat dissipation at medium temperature T1 and relatively high working fluid pressure working fluid is absorbed and thereby with working fluid is enriched.

13. The method according to claim 12, characterized in that at least one of the absorber liquid flows in a process engineering or chemical Process is used in which heating is implemented and / or solutions of the working fluid be enriched and / or diluted.

14. The method according to claims 1 to 12, characterized in that that the solid adsorbent contained in more than two expeller-adsorber containers which cyclically take over the function of expeller or adsorber.

15. The method according to claims 1 to 14, characterized in that that there is no heat during the internal heat exchange between the expeller-adsorbers supplied from the outside to the expeller adsorbers or withdrawn from the expeller adsorbers and is discharged to the outside.

16. The method according to claims 1 to 15, characterized in that that during the internal heat exchange between the expeller-adsorbers at least temporarily working fluid with at least one of the containers for the phase conversion of the Working fluid is exchanged without heat being supplied to the temperature T2 will.

17. The method according to claims 1 to 16, characterized in that that the working fluid vapor flowing in during adsorption in the solid adsorbent in the opposite direction to a heat carrier fluid in one in the adsorbent embedded heat exchanger flows.

18. The method according to claims 1 to 17, characterized in that that the heat supply or removal outside of the container for phase transformation through heat exchangers connected to the liquid feed lines takes place.

19. The method according to claims 2 to 18, characterized in that that by adjusting the temperature of the container to phase transition at the lower one Working fluid pressure pO - of the desorber - a control of the useful heat output at the mean temperature T1 takes place.

20. The method according to claims 1 to 19, characterized in that that the expeller adsorber only in partial areas through heat exchange in sections be expelled or adsorb only in partial areas.

21. The method according to claims 1 to 20, characterized in that that the expeller adsorber are divided into sections, the different working fluid pressure are exposed and thereby adsorb or

be expelled to different degrees.

22. Device for performing the method according to the claims 2 to 20, with at least two expeller adsorbers, each with a solid adsorbent and a device for heat exchange between adsorbent and a heat transfer fluid, two tanks for the phase change of the working fluid, a quantity of working fluid, which can be adsorbed in the solid adsorbent and expelled therefrom, as well as one heat exchange device for absorbing the phase change heat mean temperature T1 'from the working fluid or for releasing the phase change heat at the low temperature To to the working fluid, characterized by a pressure equalization line (148) between the expeller adsorbers (102) and (104) with a shut-off device (150) in this line and a device for exchanging heat (12), (152), (154), (150), (15), (1E) between the expeller adsorbers (102), (104) and an absorber liquid in at least one of the containers (352), (354), (404), (406) for phase conversion.

23. Device, in particular according to claim 22, characterized in that that the phase change container (352), (404) at a low working fluid pressure pO and the container (354), (406) for phase conversion at the higher working fluid pressure p1 through a circuit for absorber liquid, consisting of a line (414) for low working fluid absorber liquid from the desorber to a solution heat exchanger (176), a line (410) from the solution heat exchanger to the resorber, a line (408) for absorber liquid rich in working fluid from the resorber to the solution heat exchanger (176), a line (412) from the solution heat exchanger to the desorber and a pump (426) in this cycle.

24. Device according to claims 22 and 23, characterized in that the line (162) from the heat source (388) to the Ausreiber-Ads.orbern (1Q2), (104) a control valve (244) for adjusting the heat output at high Contains temperature T2, which is about the Line (246) is connected to the return line (164) from the expeller adsorbers for the heat source (388).

25. Device according to claims 22 to 24, characterized in that that the line (186) from the heat source (384) at low temperature To zrn Heat exchange element (424) in the desorber (40) contains a control valve (212), which via the line (236) with the return line (113) from the heat exchange element (424) to the heat source (384) is connected.

26. Device according to claims 22 to 25, characterized in that that a control valve (460) in the line (166) from the heat consumer (386) to the Expeller adsorbers (wo2) and (104) is installed and through the line (429) with the line (168) is connected to the heat exchanger element (420) in the resorber (406).

27. Device according to claims 22 to 26, characterized in that that a valve arrangement (192) in the heat exchanger circuit with the heat source (388) and the heat consumer (386) is installed, the two heat transfer elements (106) and (108) cyclically in push-pull with the heat source (388) and the heat consumer (386) connects.

28. Device according to claims 22 to 27, characterized in that that each expeller adsorber (102), (104) is integrated with a desorber (404), (352) is, and a device for emptying the desorber (352), (404) of absorber liquid owns.

29. Device according to claims 22 to 28, characterized in that that the resorber (404) and / or the desorber (402) designed as exchange columns are.

30. Device according to claims 22 to 29, characterized by Reservoir (478) or (468) for storing and buffering the sufficient working fluid or poor absorber liquid in at least one of the lines (412) or (410) between the solution heat exchanger (176) and the resorber (40 or between the solution heat exchanger (176) and the desorber (404).

31. Device according to claims 22 bi & 31, characterized in that that the Yorrat5behälter (468) and (478) are combined to form a stratified storage tank are, whereby the separation of the poor and rich absorber liquid by the different Density is maintained.

32. Device according to claims 30 and 31, characterized in that that the storage tanks (468) and (478j each have a heat exchange device (470) or

(480) for dissipating or absorbing heat.

33. Device according to claims 22 to 32, characterized in that that at least one of the absorber liquid lines to the desorber (352), (404) or the resorber (354), (406) contains an external heat exchanger (360) or (380), via the heat exchanged with the heat source (384) or with the heat consumer (386) will.

34. Device according to claims 22 to 33, characterized in that that the resorber (354), (406) and / or the desorber (352), (404) is a heat exchanger (492) or (494) for the in line (410) in the resorber or in line (412) contains absorber liquid flowing into the desorber (352), (404).

35. Device according to claims 28 to 34, characterized by at least one throttle or expansion device (180), (377) for lowering the pressure in the line (412) for low working fluid absorber liquid from the desorber (404), (352) to resorber (406), (354).

36. Device according to claims 22 to 35, characterized in that that a rectifier (456) in the line from the desorber (404), (352) to the expeller adsorber (102), (104) is built in.