DE3706072C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorptionswärmepumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 34 26 674 ist eine Wärmepumpe mit einer Mehr­ fachabsorptionseinrichtung und einer Mehrfachregenerations­ einrichtung bekannt, zwischen denen ein Kältemittel und ein Absorptionsmittel zirkulieren und durch die ein zu erhit­ zendes Fluid hindurchgeführt wird. Dabei weist die Mehr­ fachabsorptionseinrichtung einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels durch die Wärme einer externen Nieder­ temperaturwärmequelle, mindestens eine Absorber-Verdampfer- Einheit, in der das Absorptionsmittel den Kältemitteldampf von dem Verdampfer oder von einer gleichen Absorber-Ver­ dampfer-Einheit absorbiert und das Kältemittel durch die Absorptionswärme verdampft wird, und einen Absorber zum Absorbieren des Kältemitteldampfes von dieser oder einer vorhergehenden Absorber-Verdampfer-Einheit und zum Erhitzen der zu erhitzenden Flüssigkeit durch die Absorptionswärme auf.

Aus der DE-OS 34 41 016 ist ein Stoffaustausch-Wärmetau­ scher bekannt, bei welchem in einem Tank Wärmeübertragungs­ rohre vertikal angeordnet sind, die sich durch eine Trenn­ platte, die den Tank in eine obere und eine untere Kammer unterteilt, erstrecken. Eine Zuführleitung leitet eine Lösung hoher Dichte, die einem Wärmeaustausch unterworfen wird, in die obere Kammer. Eine Pumpe zieht mittels des Stoffaustausches erhaltene Lösung niedriger Dichte aus der unteren Kammer ab und führt einen Teil davon wieder der oberen Kammer zu. Die obere und untere Kammer sind mittels einer Rückführleitung verbunden, die eine Lösung mittlerer Dichte, die durch Mischen der Lösung hoher Dichte und eines Überschusses der Lösung niedriger Dichte in der oberen Kammer erhalten wird, der unteren Kammer zuführt. In die untere Kammer wird Dampf eingeführt. Die Lösung mittlerer Dichte fließt an den Wärmeübertragungsrohren durch Spalte zwischen der Trennplatte und den Wärmeübertragungsrohren herab.

Aus der DE-OS 32 22 067 ist eine bivalent betreibbare Absorptionswärmepumpe bekannt, die zusätzlich zum Wärmepum­ penbetrieb und zum Kesselbetrieb einen Mischbetrieb er­ möglicht. Dafür werden der Kältemittelstrom nach dem Ver­ flüssiger und der aus dem Kocher austretende Strom der armen Lösung aufgeteilt, wobei ein Teilstrom des Kälte­ mittels durch die Kältemitteldrossel und den Verdampfer einem Niederdruckabsorber zugeführt wird, in welchen ein Teilstrom der armen Lösung über einen Temperaturwechsler und eine Lösungsmitteldrossel eingeleitet wird. Der andere Strom des Kältemittels wird entweder unmittelbar dem Kocher oder einem Hochdruckabsorber zugeführt, dem in beiden Fällen der andere Teilstrom der armen Lösung unmittelbar zugeleitet wird. Die reiche Lösung aus dem Niederdruck­ absorber wird dann über den Temperaturwechsler und gegebe­ nenfalls einen Rücklaufkühler zugeführt, die Lösung aus dem Hochdruckabsorber wird unmittelbar dem Kocher zugeführt.

Die gattungsgemäße Absorptionswärmepumpe ist aus der US-A- 44 67 623 bekannt. Die an Kältemittel arme Lösung wird in den Absorber auf dessen Oberseite aufgegeben. Der Absorber besteht aus zwei Gruppen von vertikalen Rohren, die mit Rippen versehen sind, von Kühlluft im Querstrom durchströmt werden und in zwei Reihen angeordnet sind, die in Strö­ mungsrichtung der Kühlluft aufeinanderfolgen. Der Kälte­ mitteldampf wird dem Absorber auf dessen Unterseite zu­ geführt und strömt in jedem Rippenrohr im Gegenstrom zu der oben zugeführten armen Lösung. Die durch Absorption des Kältemittels bezogen auf das Kältemittel nunmehr reiche Lösung wird auf der Unterseite des Absorbers abgeführt.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem solchen Absorber die Absorberleistung während des Betriebs unzureichend ist, wodurch der Wirkungsgrad des mit der Absorptionswärmepumpe verwirklichten Kreisprozesses verschlechtert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, die Absorptionswärmepumpe der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß verglichen mit dem dem Absorber vom Austreiber zugeführten Mengenstrom an armer Lösung ein erheblich größerer Lösungsmengenstrom im Absorber zur Steigerung seiner Leistung und zur Verbesserung des Gesamt­ wirkungsgrads der Wärmepumpe umgewälzt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen 2 bis 12 vorteilhaft weitergebildet sind.

Durch die bei der erfindungsgemäßen Absorptionswärmepumpe vorgesehene Aufgliederung des Absorbers in in Richtung des Querstroms der Kühlluft nacheinander angeordnete, von Rohrgruppen gebildete Absorberkanäle und in die den einzel­ nen Absorberkanälen zugeordneten Umwälzeinrichtungen für die Lösung wird eine vollständige Absorption des Kälte­ mitteldampfes ohne Trockenstellen an den Rohrwänden bei ausreichender Außenkühlung gewährleistet, wodurch die Absorberleistung den Betriebsansprüchen genügt und der Gesamtwirkungsgrad des Wärmepumpenkreisprozesses sehr günstig wird.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Seitenansicht im Schnitt des Schema einer ersten Ausführungsform der Absorptionswärmepumpe,

Fig. 2 in einer Draufsicht im Schnitt den Absorber der Absorptionswärmepumpe von Fig. 1,

Fig. 3 in einer Ansicht wie Fig. 2 einen modifizierten Absorber,

Fig. 4 in einer Seitenansicht im Schnitt eine zweite Modi­ fikation des Absorbers der Absorptionswärmepumpe,

Fig. 5 in einer Ansicht wie Fig. 4 eine dritte Modifikation des Absorbers der Absorptionswärmepumpe,

Fig. 6 in einer Seitenansicht im Schnitt das Schema einer vierten Modifikation des Absorbers,

Fig. 7 in einer Seitenansicht im Schnitt eine fünfte Modi­ fikation des Absorbers,

Fig. 8 in einer geschnittenen Seitenansicht das Schema einer zweiten Ausführungsform der Absorptionswärme­ pumpe im Heizbetrieb und

Fig. 9 die Absorptionswärmepumpe von Fig. 8 im Kühlbetrieb.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte luftgekühlte Absorptionswärme­ pumpe hat einen Hochtemperatur-Austreiber 1, einen Nieder­ temperatur-Austreiber 2, einen luftgekühlten Kondensator 3, einen Verdampfer 4, einen luftgekühlten Absorber 5 mit vertikalen Rohren, einen Hochtemperatur-Wärmeaustauscher 6, einen Niedertemperatur-Wärmeaustauscher 7, eine Lösungs­ pumpe 8 für an Kältemittel reiche Lösung und eine Sprühpum­ pe 9 für flüssiges Kältemittel.

Durch die Wärmezufuhr in den Austreibern 1 und 2 wird aus der reichen Lösung Kältemitteldampf ausgetrieben, der im abgekühlten Kondensator 3 kondensiert. Das verflüssigte Kältemittel wird im Verdampfer 4 verdampft. Der Kältemit­ teldampf wird dann im luftgekühlten Absorber 5 in der armen Lösung aus den Austreibern 1 und 2 absorbiert, wodurch eine reiche Lösung erhalten wird. Diese wird über die Lösungs­ mittelpumpe 8 und eine Leitung 31 über die Wärmetauscher 7 und 6 über den Austreiber 1 und über den Austreiber 2 zurückgeführt und wird dabei in den Wärmeaustauschern 6 und 7 in einen Wärmeaustausch mit der armen Lösung gebracht, die vom Austreiber 1 bzw. vom Austreiber 2 über die Auf­ gabeeinrichtung 30 zum Absorber 5 transportiert wird.

Der luftgekühlte Absorber 5 hat vier Reihen von luftgekühl­ ten Wärmeaustauschern in Form von vier Reihen von vertika­ len Rohrgruppen 10a bis 10d, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und mit Kühlrippen 11 versehen sind. Die Kühlluft wird dabei im Querstrom bzw. Kreuzstrom zu den Rohrgruppen 10a bis 10d geführt, wie dies durch die großen Pfeile in Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist. Die der Kühl­ lufteinlaßseite zugeordnete vierte Rohrgruppe 10d ist in einen ersten, den Kondensator 3 bildenden Abschnitt und einen zweiten, einen Absorptionskanal bildenden Abschnitt unterteilt. Der erste Abschnitt der vierten Rohrgruppe 10d, der den Kondensator 3 bildet, hat einen oberen Aufgabekanal 12, der über eine Dampfleitung 13 mit der Kältemitteldampf­ seite des Austreibers 2 verbunden ist, und einen unteren Sammelkanal 14, der über eine Leitung 15 für flüssiges Kältemittel mit dem Verdampfer 4 verbunden ist. Die Unter­ teilung der vierte Rohrgruppe 10d in die beiden Abschnitte ist aus Fig. 2 zu ersehen.

Die erste bis dritte Rohrgruppe 10a bis 10c und der zweite Abschnitt der vierten Rohrgruppe 10d bilden vier Absorp­ tionskanäle, die über einen oberen Aufgaberaum 18 und eine Kältemitteldampf zuführende Leitung 19 mit der Dampfseite des Verdampfers 4 verbunden sind. In dem oberen Aufgaberaum 18 sind Lösungssprüheinrichtungen in Zuordnung zu den Absorptionskanälen vorgesehen, die über Speisepumpen 26a, 26b und 26c sowie über diesen zugeordnete Leitungen 20a, 20b und 20c sowie davon weggeführten Zweigleitungen 21a, 21b und 21c mit Lösung beschickt werden. Zur gleichmäßigen Verteilung der Lösung sind dabei auf der Oberseite der vertikalen Rohrgruppen 10a, 10b und 10c jeweils Verteiler­ platten 22a, 22b und 22c zugeordnet, so daß auch der zweite Abschnitt der vierten vertikalen Rohrgruppe 10d, der den vierten Absorptionskanal bildet, beschickt wird.

Auf der Unterseite des Absorbers 5 sind in Zuordnung zu jedem Absorptionskanal in Stromaufrichtung bezogen auf den Querstrom der Kühlluft nacheinander wannenförmige Sammel­ einrichtungen 24a1, 24b1 und 24c1 für Lösung sowie eine Sammeleinrichtung 25 für reiche Lösung vorgesehen, die in der gleichen Reihenfolge über Ansaugleitungen 32a, 32b und 32c mit den Speisepumpen 26a, 26b, 26c sowie der Lösungs­ pumpe 8 verbunden sind. Die Ansaugleitung 32a ist über eine Leitung 33a mit der Ansaugleitung 32c verbunden. Die Lei­ tung 33a ist über eine Leitung 33b mit der Ansaugleitung 32b verbunden. Der Raum mit den Sammeleinrichtungen 24a1 bis 24c1 und 25 ist über eine luftabziehende Leitung 17 mit einer automatischen Einrichtung 16 zum Absaugen von Luft verbunden. Die Führung der Lösung erfolgt so, daß die bezogen auf den Querstrom der Kühlluft auf der Stromabseite des jeweiligen Absorptionskanals gewonnene Lösung zur Stromaufseite des gleichen Absorptionskanals zurückgeführt wird. Das heißt, daß die Lösung aus der wannenförmigen Sammeleinrichtung 24a1, 24b1 bzw. 24c1 der zweiten Rohr­ gruppe 10b, der dritten Rohrgruppe 10c bzw. der vierten Rohrgruppe 10d durch die entsprechende Zweigleitung 21a, 21b bzw. 21c zugeführt wird.

Der in dem Hochtemperatur-Austreiber 1 ausgetriebene Kälte­ mitteldampf wird über eine Rohrleitung 27 durch den Nieder­ temperatur-Austreiber 2 geführt, in welchem auf die Rohr­ leitung 27 reiche Lösung aufgesprüht wird, wodurch aus der reichen Lösung Kältemittel als Dampf ausgetrieben und durch die Dampfleitung 13 zum Absorber 5 geführt wird. Das dabei in der Rohrleitung 27 verflüssigte Kältemittel wird über eine Leitung 28 in ein Wärmeaustauschrohr 29 geführt, das außenseitig durch die Kühlluft auf der Stromabseite des Absorbers 5 gekühlt wird und so für das Kältemittel als luftgekühlter Hilfkondensator wirkt, der über eine Öffnung mit der Dampfleitung 13 verbunden ist.

Der im Niedertemperatur-Austreiber 2 durch den Wärmeaus­ tausch mit dem Kältemitteldampf in der Rohrleitung 27 aus der aufgesprühten reichen Lösung ausgetriebene Kältemittel­ dampf 13 wird in den oberen Aufgabekanal 12 des luftge­ kühlten Kondensators 3 über die Dampfleitung 13 zugeführt und im Kondensator 3 verflüssigt, im unteren Sammelkanal 14 gesammelt und über die Leitung 15 für flüssiges Kältemittel in den Verdampfer 4 transportiert. Dort wird das flüssige Kältemittel über die Sprühpumpe 9 auf eine Rohrschlange 4a aufgesprüht, in der ein Kühlmedium strömt, das sich durch den Wärmeaustausch abkühlt und für die Kälteerzeugung genutzt werden kann, während das flüssige Kältemittel verdampft und über die Kältemitteldampf zuführende Leitung 19 dem oberen Aufgaberaum 18 des luftgekühlten Absorbers 5 zugeführt wird.

Die durch Austreiben des Kältemittels im Austreiber 1 gebildete arme Lösung wird über die Wärmeaustauscher 6 und 7, die in den Austreiber 2 gebildete arme Lösung lediglich über den Wärmeaustauscher 7 der Aufgabeeinrichtung 30 für arme Lösung im oberen Sammelraum 18 zwischen dessen Außen­ wand und den Verteilerplatten 22a1 zugeführt, wobei die arme Lösung im ersten Absorptionskanal Kältemitteldampf absorbiert.

Die arme Lösung aus dem Austreiber 1 bzw. aus dem Austrei­ ber 2 kann nach Durchgang durch die genannten Wärmeaustau­ scher auch alternativ in der dem ersten Absorptionskanal, der bezogen auf den Kühlluftstrom am weitesten stromab liegt, zugeordneten wannenförmigen Sammeleinrichtung 24a1 zugeführt und aus dieser über die Speiseleitung 32a, die Speisepumpe 26a und die Aufgabeleitungen 20a und 21a den zugeordneten Absorptionskanälen zugeführt werden.

Die aus der Aufgabeleitung 20a in den ersten Absorptions­ kanal mit der ersten vertikalen Rohrgruppe 10a zusammen mit dem Kältemitteldampf aufgebene arme Lösung absorbiert in dem Absorptionskanal Kältemittel, wodurch die in der wan­ nenförmigen Sammeleinrichtung 24 gesammelte Lösung reicher an Kältemittel ist. Ein Teil der durch die Speisepumpe 26a zugeführten Lösung wird durch die Zweigleitung 21a dem zweiten Absorptionskanal zusammen mit Kältemittel aufgege­ ben, der zwischen den Verteilerplatten 22a und 22b beginnt.

Wenn die arme Lösung, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, im ersten Absorptionskanal auf der Oberseite zugeführt wird, ist die Temperaturdifferenz zwischen der ersten vertikalen Rohrgruppe 10a und der armen Lösung groß.

Die in dem zweiten Absorptionskanal aufgebrachte Lösung strömt zusammen mit dem Kältemittel nach unten in die zugehörige wannenförmige Sammeleinrichtung 24b1, von der aus sie über die Ansaugleitung 32b und die Speisepumpe 26b über die Aufgabeleitung 20b einesteils in den zweiten Absorptionskanal und über deren Zweigleitung 21b andern­ teils in den dritten Absorptionskanal aufgegeben wird, wo sie Kältemittel absorbiert und dadurch zu einer reicheren Lösung wird. Die Lösung aus dem dritten Absorptionskanal wird in der wannenförmigen Sammeleinrichtung 24c1 gesammelt und über die Ansaugleitung 32c und die Speisepumpe 26c durch die Aufgabeleitung 20c einesteils in den dritten Absorptionskanal zwischen den Verteilerplatten 22b und 22c und andernteils über die Zweigleitung 21c in den vierten Absorptionskanal aufgegeben, der von dem zweiten Abschnitt der vierten Rohrgruppe 10d gebildet wird.

Bei der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 wird die reiche Lösung aus dem vierten Absorptionskanal in der Sammelein­ richtung 25 gesammelt und als reiche Lösung über die Lö­ sungspumpe 8 und die Leitung 31 zum Niedertemperatur-Wärme­ austauscher 7 geführt, aus dem ein Teil der reichen Lösung in den Niedertemperatur-Austreiber 2 und der andere Teil der reichen Lösung über den Hochtemperatur-Wärmeaustauscher 6 in den Hochtemperatur-Austreiber 1 geführt wird.

Durch die Verbindung der Speiseleitungen 32a, 32b und 32c untereinander durch die Leitungen 33a und 33b wird eine Luftansaugung der Speisepumpen 26a, 26b und 26c verhindert.

Bei der beschriebenen Prozessführung ist der Mengenstrom an Lösung unter jedem Absorptionskanal größer als der Mengen­ strom der Lösung, die vom Niedertemperatur-Austreiber 2 in den luftgekühlten Absorber 5 strömt. Der Mengenstrom der Lösung für jeden Absorptionskanal kann so eingestellt werden, daß er dem Mengenstrom entspricht, der der Kühlka­ pazität der Kühlluft entspricht. Der Mengenstrom der Lösung in jedem Absorptionskanal entsprechend den Rohrgruppen 10a, 10b, 10c und 10d kann unabhängig von dem für die Kälte­ erzeugung geforderten Mengenstrom an Lösung so eingestellt werden, daß keine trockenen Abschnitte an den vertikalen Rohrgruppen aufgrund eines Mangels an Lösung auftreten, was einen hohen Wärmeübergang gewährleistet.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform haben die wannenförmigen Sammeleinrichtungen 24a2, 24b2, 24c2 und 24d2, die den vier Absorptionskanälen zugeordnet sind, jeweils einen Teilabschnitt 24a21, 24b21, 24c21 und 24d21 im unteren Sammelraum 23, die sich jeweils zum unteren Abschnitt des in Richtung des Querstroms der Kühlluft stromab liegenden nächsten Absorptionskanal erstrecken. Dabei wird die arme Lösung aus den Austreibern 1 und 2 über eine Aufgabeeinrichtung 30a2 dem Teilabschnitt 24a21 der wannenförmigen Sammeleinrichtung 24a2 zugeführt. Die ver­ gleichsweise arme Lösung in der wannenförmigen Sammelein­ richtung 24a2 des ersten Absorptionskanals wird mit Hilfe des zugehörigen Speisepumpe und nach Durchlauf des ent­ sprechenden Absorptionskanals in die wannenförmige Sammel­ einrichtung 24b2 aus dem Teilabschnitt 24a21 zugeführt. Die vergleichsweise arme Lösung in der wannenförmigen Sammel­ einrichtung 24b2 des zweiten Absorptionskanals gelangt dann in gleicher Weise in die wannenförmige Sammeleinrichtung 24c2 des dritten Absorptionskanals über den Teilabschnitt 24b21. Die vergleichsweise arme Lösung in der wannenförmi­ gen Sammeleinrichtung 24c2 des dritten Absorptionskanals wird dann in gleicher Weise in die wannenförmige Sammelein­ richtung 24d2 des vierten Absorptionskanals über den Tei­ labschnitt 24d21 geführt. Bei dieser Ausführungsform ist die Fertigung der wannenförmigen Sammeleinrichtungen 24a2 bis 29d2 vereinfacht.

Bei der Ausführungsform von Fig. 4 hat jede wannenförmige Sammeleinrichtung 24a3 bis 24d3 jeweils ein Überlaufwehr 34a bis 34d zwischen dem ersten und zweiten, zweiten und dritten, dritten und vierten sowie nach dem vierten Ab­ sorptionskanal. Dadurch strömt die Lösung von der wannen­ förmigen Sammeleinrichtung 24a3 des ersten Absorptions­ kanals über das Überlaufwehr 34a in die wannenförmige Sammeleinrichtung 24b3 des zweiten Absorptionskanals, von dieser über das Überlaufwehr 34b in die wannenförmige Sammeleinrichtung 24c3 des dritten Absorptionskanals und von dieser über das Uberlaufwehr 34c in die wannenförmige Sammeleinrichtung 24d3 des vierten Absorptionskanals. Aus der wannenförmigen Sammeleinrichtung 24d3 gelangt die inzwischen reich gewordene Lösung über das Überlaufwehr 34d in die Sammeleinrichtung 25 für die reiche Lösung, aus der sie durch Lösungspumpe 8 abgepumpt wird. Bei dieser Anord­ nung wird der Pegel einer jeden wannenförmigen Sammelein­ richtung 24a3 bis 24d3 auf einem vorgegebenen Niveau gehal­ ten, was eine Luftansaugung der Speisepumpen 26a bis 26d unterbindet.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat die dem ersten, zweiten und dritten Absorptionskanal zugeordnete wannenförmige Sammel­ einrichtung 24a4, 24b4 bzw. 24c4 einen Raum 35a, 35b bzw. 35c mit einem Schwimmerventil 36a, 36b, 36c, über das eine Zweigleitung 21a4, 21b4 bzw. 21c4, die auf einer vorgegebe­ nen Höhe in den bezogen auf den Querstrom der Kühlluft nächsten stromauf liegenden Raum 35b, 35c bzw. 25 mündet und die jeweils mit der Förderseite der dem Raum 35a, 35b bzw. 35c zugeordneten Speisepumpe 26a4, 26b4 bzw. 26c4 verbunden ist, wodurch der Ansaugpegel jeder Speisepumpe 26a4, 26b4 und 26c4 auf einer vorgegebenen Höhe über die Einstellfunktion bezüglich des Betrags der Mengenstrom­ abtrennung durch die Schwimmerventile 36a, 36b bzw. 36c gehalten ist, so daß eine Luftansaugung der Speisepumpen 26a4, 26b4 und 26c4 verhindert wird.

Bei der Ausführungsform von Fig. 6 hat der Absorber 5 fünf parallele Rohrgruppen 10a bis 10e, die fünf Absorptions­ kanäle bilden. Jedem Absorptionskanal ist eine wannenförmi­ ge Sammeleinrichtung 24a5 bis 24e5 zugeordnet, von denen jede ihre Lösung über die zugehörige Speisepumpe 26a5 bis 26e5 und die Aufgabeleitung 20a bis 20e über den gleichen Absorptionskanal zurückführt. Um eine Vermischung der unterschiedlich reichen Lösungen aus den wannenförmigen Sammeleinrichtungen 24a5 bis 24e5 zu erreichen, ist die Ansaugleitung der zugehörigen Speisepumpe 26a5 bis 26d5 über eine Leitung 21a5 bis 21d5 jeweils mit der in Richtung des Querstroms der Kühlluft gesehen nächsten stromauf liegenden Ansaugleitung verbunden, wobei die dem ganz stromab liegenden Absorptionskanal zugeordnete wannenförmi­ ge Sammeleinrichtung 24a5 eine Ansaugleitung für die Spei­ sepumpe 26a5 hat, in die die Aufgabeeinrichtung 30a5 für arme Lösung aus den in Fig. 6 nicht gezeigten Austreibern mündet. Die wannenförmige Sammeleinrichtung 24e5, die in Richtung des Querstroms der Kühlluft dem ganz stromauf liegenden Absorptionskanal zugeordnet ist, hat eine Sammel­ einrichtung 25, aus der die reiche Lösung über die Lösungs­ pumpe 8 und die Leitung 31 zurück zu den Austreibern ge­ führt wird.

Bei dieser Ausführung ist der Konzentrationspegel der jeweils aus den Aufgabeeinrichtungen 20a bis 20e abgegebe­ nen Lösung so eingestellt, daß er im Vergleich zu dem Konzentrationspegel der vorhergehenden Lösung hoch ist, die sich in den jeweiligen wannenförmigen Sammeleinrichtungen 24d5 bis 24e5 mischen.

Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform hat einen Absorber 5 mit fünf Rohrgruppen 10a bis 10e, die fünf Absorptions­ kanäle bilden. Jedem Absorptionskanal ist eine wannenförmi­ ge Sammeleinrichtung 24a6 bis 24e6 zugeordnet. Die wannen­ förmigen Sammeleinrichtungen 24c6 bis 24e6 haben Ansauglei­ tungen, Speisepumpen 26c6 bis 26e6, Leitungen 21c bzw. 21d für das Mischen der Lösung sowie Aufgabeeinrichtungen 20c6 bis 20e6 in der Ausgestaltung von Fig. 6.

Der in Richtung des Querstroms der Kühlluft ganz stromab gelegene Absorptionskanal hat eine Aufgabeeinrichtung 20a6, die mit der Aufgabeeinrichtung 30a6 für arme Lösung ver­ bunden ist. Die wannenförmige Sammeleinrichtung 24a6 dieses Absorptionskanals ist über eine Ansaugleitung mit einer Speisepumpe 26a6 verbunden, die über eine Aufgabeeinrich­ tung 20b6 den nächsten bezogen auf den Querstrom der Kühl­ luft stromauf gelegenen Absorptionskanal beschickt, dessen wannenförmige Sammeleinrichtung 24b6 über eine Leitung mit der Ansaugsseite der Speisepumpe 26c6 des nächsten stromauf gelegenen Absorptionskanals verbunden ist. Dadurch sind der ganz stromab gelegene Absorptionskanal und der benachbarte stromauf liegende Absorptionskanal bezüglich der Lösungs­ führung hintereinander geschaltet, während die übrigen Führungen der Lösung für deren Vermischung, um zur reichen Lösung zu gelangen, die durch die Lösungspumpe 8 abgeführt wird, der Ausgestaltung von Fig. 6 entsprechen. Ein solcher Reihenstrom kann auch zwischen anderen Absorptionskanälen eingerichtet werden.

Die in Fig. 8 und 9 gezeigte Absorptionswärmepumpe hat einen Hochtemperatur-Austreiber 101, einen Niedertempera­ tur-Austreiber 102, einen luftgekühlten Kondensator 103, einen Verdampfer 104, einen luftgekühlten Absorber 105, einen Hochtemperatur-Wärmeaustauscher 106, einen Nieder­ temperatur-Wärmeaustauscher 107, eine Sprühpumpe 108 für flüssiges Kältemittel, eine Lösungspumpe 109 und einen Vorkühler 111. Ferner sind eine Einrichtung 112 zum automa­ tischen Abziehen von Luft aus dem Absorber 105, eine Ein­ richtung 113 zum automatischen Abziehen von Luft aus dem Kondensator 103, eine Trenneinrichtung 114 zum Trennen von Dampf und Flüssigkeit, ein Lufttank 115 und ein Abdich­ tungsrohr 116 in Form eines umgekehrten U vorgesehen.

Der luftgekühlte Absorber 105 hat vier Rohrgruppen 158a bis 158d, die jeweils einen Absorptionskanal bilden sowie eine fünfte Rohrgruppe 158e, die dem Kondensator 103 zugeordnet ist. Jedem der Absorptionskanäle ist eine wannenförmige Sammeleinrichtung 118a bis 118d zugeordnet, die in einer gemeinsamen Sammeleinrichtung 117 angeordnet sind. Jede wannenförmige Sammeleinrichtung 118a bis 118d hat eine Ansaugleitung mit einer Speisepumpe 110a bis 110d und einer Aufgabeeinrichtung 120a bis 120d, wobei die Ansaugleitungen benachbarter Speisepumpen durch Leitungen 119a, 119b und 119c jeweils miteinander verbunden sind.

Die Austreiber 101 und 102 sind durch eine Leitung 121 für Kältemitteldampf verbunden. Der Austreiber 102 und der Vorkühler 111 sind durch eine Leitung 122 für Kältemittel verbunden, in der ein Dreiwegeventil 131 sitzt, das so schaltbar ist, daß Kältemitteldampf vom Austreiber 101 in den Verdampfer 104 über eine Dampfleitung 128 gefördert werden kann.

Der Verdampfer 104 und der luftgekühlte Absorber 105 sind durch eine Dampfleitung 125 verbunden, in der ein Sperr­ ventil 132 sitzt. Der Verdampfer 104 und die Sammelein­ richtung 117 für reiche Lösung sind durch eine Überström­ leitung 126 verbunden, in der ein Sperrventil 133 sitzt. Der Verdampfer 104 und der luftgekühlte Kondensator 103 sind durch eine Leitung 127 für flüssiges Kältemittel verbunden, in der ein Sperrventil 134 sitzt.

Der Hochtemperatur-Wärmeaustauscher 106 und der Nieder­ temperatur-Wärmeaustauscher 107 sind auf der Seite der reichen Lösung durch eine Leitung 143 mit einem Sperrventil 135 und auf der Seite der armen Lösung durch eine Leitung 146 mit einem Sperrventil 136 verbunden.

Zwischen dem Verdampfer 104 und dem Hochtemperatur-Aus­ treiber 101 ist ein Dreiwegeventil 137 vorgesehen, über welches flüssiges Kältemittel dem Austreiber 101 vom Ver­ dampfer 104 zugeführt werden kann. Der Vorkühler 111 und der luftgekühlte Kondensator 103 stehen über eine Leitung 123 in Verbindung. Der Niedertemperatur-Austreiber 102 und der luftgekühlte Kondensator 103 sind durch eine Leitung 124 verbunden. Die reiche Lösung wird aus der Sammelein­ richtung 117 über eine Lösungspumpe 109 und eine Leitung 141 in den Niedertemperatur-Wärmeaustauscher 107 geführt. Ferner ist eine Verbindungsleitung 148 zwischen der An­ saugleitung der zugeordneten wannenförmigen Sammeleinrich­ tung 118a, die bezogen auf den Querstrom der Kühlluft dem ganz stromauf liegenden Absorptionskanal zugeordnet ist, und dem Niedertemperatur-Wärmeaustauscher 107 auf dessen Seite für die arme Lösung vorgesehen.

In der Leitung 127 für flüssiges Kältemittel, in der Lei­ tung 146 und in der Leitung 123 ist jeweils ein druckredu­ zierendes Element 151, 152 bzw. 153 vorgesehen. Der Ver­ dampfer 104 hat eine Sprüheinrichtung 154 für das flüssige Kältemittel. Die Einrichtungen 112 und 113 zum automati­ schen Abziehen von Luft sind mit Luftabzugsrohren verbun­ den, von denen eines mit 156 bezeichnet ist. Die Sprühpumpe 108 pumpt flüssiges Kältemittel aus dem Verdampfer 104 in den Hochtemperatur-Austreiber 101.

Wenn die Absorptionswärmepumpe im Heizbetrieb arbeitet, ist das Gebläse für den Querstrom der Kühlluft abgeschaltet, sperrt das Sperrventil 132 die Dampfleitung 125, sperrt das Sperrventil 133 die Überströmleitung 126 und sperrt das Dreiwegeventil 137 die Kältemittelleitung zur Sprüheinrich­ tung 154 im Verdampfer 104. Das Dreiwegeventil 131 sperrt die Kältemittelzufuhr zum Vorkühler 111. Das Sperrventil 134 sperrt die Kältemittelleitung zwischen Verdampfer 104 und Kondensator 103. Ferner sperren die Sperrventile 135 und 136 den Lösungsstrom zum Hochtemperatur-Austreiber 101, so daß der Absorber 5 vollständig abgeschaltet ist.

Der im Austreiber 101 erzeugte Kältemitteldampf wird über die Dampfleitung 121 und den zweiten Austreiber 102 über das Dreiwegeventil 131 und die Dampfleitung 128 in den Verdampfer 104 geführt, wobei die Sprühpumpe 108 das Kälte­ mittel über das Dreiwegeventil 137 in den Austreiber 101 zurückführt. Das den Kühlluftstrom für den Absorber 105 und den Kondensator 103 erzeugende Gebläse sowie die Lösungs­ pumpe 109 und die Speisepumpen 110a bis 110d bleiben abge­ schaltet. Der im Austreiber 101 ausgetriebene Kältemittel­ dampf wird im Verdampfer 104 der bezüglich des Kältemittels nun als Kondensator arbeitet, verflüssigt, und zwar im Wärmeaustausch mit Wasser, das dadurch erwärmt und für den Heizbetrieb verwendet werden kann. Das verflüssigte Kälte­ mittel wird durch die Pumpe 108, wie erwähnt, zum Austrei­ ber 101 zurückgeführt. Da der Niedertemperatur-Austreiber 102 höher angeordnet ist als die Sammeleinrichtung 117 für reiche Lösung, verbleibt in ersterem keine Lösung, auch wenn der Kältemitteldampf mit hoher Temperatur durch das Wärmeaustauschrohr des Niedertemperatur-Austreibers 102 strömt, so daß in diesem kein Kältemitteldampf erzeugt wird und somit auch nicht in den Kondensator 103 gelangen kann. Da das Ventil 134 geschlossen ist, kann auch kein Kälte­ mitteldampf vom Verdampfer 104 über die Leitung 127 in den Kondensator 103 gelangen. Während des Aufwärmvorgangs nicht kondensierendes Gas wird durch den Kondensator 103, wo ein niedriger Druck herrscht, abgezogen, wobei das Sperrventil 134 entsprechend geöffnet wird.

Für den Heizbetrieb werden die entsprechenden Ventile aus den in Fig. 8 gezeigten Stellungen in die in Fig. 9 gezeig­ ten Stellungen umgeschaltet. Wie aus Fig. 9 zu ersehen ist, sperrt das Dreiwegeventil 131 die Zufuhr von Kältemittel­ dampf zum Verdampfer 104, so daß der aus dem Hochtempera­ tur-Austreiber 101 kommende Kältemitteldampf in den Nieder­ temperatur-Austreiber 102 in Wärmeaustausch mit reicher Lösung gebracht wird und dann über den Vorkühler 111 zum Kondensator 103 geführt wird. Die Sperrventile 132 bis 136 sind offen. Das Dreiwegeventil 137 sperrt den Transport von flüssigem Kältemittel zum Austreiber 101. Stattdessen wird das flüssige Kältemittel mit Hilfe der Sprühpumpe 108 zur Sprüheinrichtung 154 im Verdampfer 104 gefördert. Das den Querstrom der Kühlluft für den Kondensator 103, den Ab­ sorber 105 und den Vorkühler 111 erzeugende Gebläse, die Lösungspumpe 109 sowie die Speisepumpen 110a bis 110d für die Lösung sowie die Heizquelle für den Hochtemperatur- Austreiber 101 sind eingeschaltet.

Der im Hochtemperatur-Austreiber 101 ausgetriebene Kälte­ mitteldampf gelangt in den Niedertemperatur-Austreiber 102, wo es sich im Wärmeaustausch mit reicher Lösung abkühlt, aus der Kältemitteldampf ausgetrieben wird, der über die Dampfleitung 124 zum Kondensator 103 gelangt und dort verflüssigt wird. Das im Niedertemperatur-Austreiber 102 verflüssigte Kältemittel wird über das Dreiwegeventil 131 zum Vorkühler 111 und von dort zum Kondensator 103 geführt.

Nicht kondensierendes Gas wird über die Leitung 156 mit Hilfe der Einrichtung zum automatischen Abziehen von Luft abgesaugt, im Abscheider 114 getrennt und im Lufttank 115 bei relativ hohem Druck gespeichert.

Das im luftgekühlten Kondensator 103 erzeugte flüssige Kältemittel wird über die Leitung 127, das Sperrventil 134 und die druckreduzierende Einrichtung 151 in den Verdampfer 104 eingeführt, von wo es über die Sprühpumpe 108 über das Dreiwegeventil 137 der Sprüheinrichtung 154 zugeführt wird. Das versprühte flüssige Kältemittel wird im Kontakt mit dem durch den Verdampfer 104 hindurchgeführten Wasser verdampft, das dadurch abgekühlt wird und für den Kühlbe­ trieb eingesetzt wird. Der gebildete Kältemitteldampf wird über die Leitung 125 vorbei am Sperrventil 132 zum Absorber 105 geführt. Dort strömt der Kältemitteldampf in Kontakt mit der versprühten Lösung durch die von den Rohrgruppen 158a bis 158d gebildeten Absorptionskanäle und gelangt in die zugeordneten wannenförmigen Sammeleinrichtungen 118a bis 118d, aus denen die Lösung über die zugeordneten Spei­ sepumpen 110a bis 110d zu den Aufgabeeinrichtungen 120a bis 120d gefördert wird.

Die im Hochtemperatur-Austreiber 101 gebildete arme Lösung wird mit der armen Lösung aus dem Niedertemperatur-Aus­ treiber 102 im Niedertemperatur-Wärmeaustauscher 107 ge­ mischt und über die Leitung 148 der Ansaugseite der Speise­ pumpe 110a für die Lösung zugeführt und strömt nacheinander durch die Absorptionskanäle von oben nach unten, wobei in der Sammeleinrichtung 117 schließlich reiche Lösung gesam­ melt wird, wobei die Absorptionswärme, die durch das Ab­ sorbieren des Kältemitteldampfs entsteht, von der Lösung an die Kühlluft im Wärmeaustausch abgeführt wird.

Aus der Sammeleinrichtung 117 wird die reiche Lösung über die Lösungspumpe 109 durch die Wärmeaustauscher 107 und 106 im Wärmeaustausch mit der armen Lösung zum Hochtemperatur- Austreiber 101 zurückgeführt.

Während des Anlaufvorgangs ist die Überströmleitung 126 mit Lösung gefüllt, so daß der Kältemitteldampf vollständig von oben in die Absorptionskanäle eingeführt wird. Nicht kon­ densierendes Gas wird an den unteren Abschnitten der Ab­ sorptionskanäle gesammelt und durch Leitungen abgezogen.

Claims (13)

1. Absorptionswärmepumpe

• - mit wenigstens einem Austreiber (1, 2; 101, 102)
• - mit einem luftgekühlten Kondensator (3, 103) für den ausgetriebenen Kältemitteldampf,
• - mit einem Verdampfer (4, 104) für das verflüssigte Kältemittel,
• - mit einem Absorber (5, 105), dem der Kältemitteldampf vom Verdampfer (4, 104) und bezogen auf Kältemittel arme Lösung vom Austreiber (1, 2; 101, 102) zugeführt werden und
• - mit einer Lösungspumpe (8, 109) für die Rückführung der bezogen auf Kältemittel reichen Lösung zum Aus­ treiber (1, 2; 101, 102) im Wärmeaustausch (6, 7; 106, 107) mit der armen Lösung,

wobei der Absorber (5, 105) eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen, von Kühlluft quer angeström­ ten Rohrgruppen (10a bis 10e; 158a bis 158e) auf­ weist, denen wenigstens eine Sammeleinrichtung (25, 117) für die reiche Lösung und wenigstens eine Auf­ gabeeinrichtung (30, 148) für die arme Lösung zu­ geordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jede Rohrgruppe (10a bis 10d; 158a bis 158e) einen gesonderten vertikalen Absorptionskanal bildet,
• - daß den Absorptionskanälen auslaßseitig untere wan­ nenförmige Sammeleinrichtungen (24a1 bis 6; 24b1 bis 6; 24c1 bis 6; 24d2 bis 6; 24e5 und 6; 118a bis 118d) für Lösung zugeordnet sind,
• - daß jede untere wannenförmige Sammeleinrichtung (24a1 bis 6; 24b1 bis 6; 24c1 bis 6; 24d2 bis 6; 24e5 und 6; 118a bis 118d) über eine eine Speisepumpe (26a bis 26d; 26a4 bis 26d4; 26a5 bis 26e5; 26a6, 26c6 bis 26e6; 110a bis 110d) aufweisende Leitung mit einer der Aufgabeseite der Absorptionskanäle zugeordneten Aufgabeeinrichtung (20a bis 20d; 120a bis 120d) für Lösung verbunden ist und
• - daß auf der Aufgabeseite der Absorptionskanäle eine den Kältemitteldampf zuführende Leitung (19; 125) mündet.

2. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufgabeeinrichtung (20a bis 20e) dem gleichen Absorptionskanal zugeordnet ist, wie die wannenförmige Sammeleinrichtung (24a bis 24e), aus der Lösung über die Leitung, die die Speise­ pumpe (26a bis 26e) aufweist, der Aufgabeeinrichtung (20a bis 20e) zugeführt wird (Fig. 4).

3. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeeinrich­ tung (20b6), die über die die Speisepumpe (20a6) auf­ weisende Leitung mit der wannenförmigen Sammeleinrich­ tung (24a6) eines Absorptionskanals verbunden ist, dem bezogen auf den Querstrom der Kühlluft stromauf näch­ sten Absorptionskanal zugeordnet ist (Fig. 7).

4. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ gabeeinrichtung (20a bis 20c; 21a bis 21c), die über die die Speisepumpe (26a bis 26c) aufweisende Leitung mit der wannenförmigen Sammeleinrichtung (24a1, 24b1, 24c1) eines Absorptionskanals verbunden ist, sowohl dem gleichen Absorptionskanal als auch dem bezogen auf den Querstrom der Kühlluft stromauf nächsten Absorptions­ kanal zugeordnet ist (Fig. 1).

5. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ gabeeinrichtung (30) für arme Lösung dem bezogen auf den Querstrom der Kühlluft stromab letzten Absorptions­ kanal zugeordnet ist.

6. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Lösungspumpe (8) verbundene Sammeleinrichtung (25) für die reiche Lösung wenigstens dem bezogen auf den Quer­ strom der Kühlluft stromauf ersten Absorptionskanal zugeordnet ist.

7. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der wannenförmigen Sammeleinrichtungen (24a2, 24b2, 24c2, 24d2) sich mit einem Teilabschnitt (24a21, 24b21, 24c21, 24d21) unter den bezogen auf den Querstrom der Kühlluft stromab angrenzenden Absorptionskanal er­ streckt (Fig. 3).

8. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die benach­ barten wannenförmigen Sammeleinrichtungen (24a3, 24b3, 24c3, 24d3) der Absorptionskanäle durch Überlaufwehre (34a, 34b, 34c, 34d) voneinander getrennt sind (Fig. 4).

9. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in wenig­ stens einer einem Absorptionskanal zugeordneten wannen­ förmigen Sammeleinrichtung (24a4, 24b4, 24c4) ein Schwimmer angeordnet ist, der ein Ventil (36a bis 36c) in einer Leitung (21a4, 21b4, 21c4) betätigt, die die Förderseite der Speisepumpe (26a4, 26b4, 26c4) der Sammeleinrichtung (24a4, 24b4, 24c4) mit einer Sammel­ einrichtung (24b4, 24c4, 24d4) verbindet, die bezogen auf den Querstrom der Kühlluft dem stromauf nächsten Absorptionskanal zugeordnet ist (Fig. 5).

10. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die in die Sammel­ einrichtung (24a1, 24b1, 24c1; 24a5 bis 24e5) mündenden Ansaugleitungen (32a, 32b, 32c) der Speisepumpen (26a, 26b, 26c; 26a5 bis 26e5) verbindende Leitungen (33a, 33b; 21a5 bis 21d5).

11. Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 10, ge­ kennzeichnet durch eine die Ansaugleitung einer einem Absorptionskanal zugeordneten Sammelein­ richtung (24a5) mit der Ansaugleitung der Sammelein­ richtung (24b5), die dem bezogen auf den Querstrom der Kühlluft stromauf nächsten Absorptionskanal zugeordnet ist, verbindende Leitung (21a5) zur Förderung von Lösung stromauf bezogen auf den Querstrom der Kühlluft.

12. Absorptionswärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch zwei bis sechs Absorptionskammern.