DE4000997A1 - Heizkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftkompressor, der die bei der Preßlufterzeugung anfallende Wärme zu Heizzwecken nutzbar macht.

Der Heizkompressor kann als Preßlufterzeuger verwendet werden, bei dem gleichzeitig die Abwärme zu Heizzwecken genutzt wird.

Er kann aber auch zum Beispiel in Wohnhäusern nur zur Wärmeerzeugung verwendet werden.

Die Energieeinsparung beträgt bei beiden Anwendungsgebieten ca. 50%.

Verdichtet man Luft oder andere Gase, steigt ihre Temperatur während des Verdichtungsvorgangs an.

Die Wärmeerzeugung eines Kompressors beträgt ca. 100% der Leistungsaufnahme an der Kompressorwelle. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen und um der Druckluft Feuchtigkeit zu entziehen, muß die entstehende Wärme abgeführt werden. Trotz dieses Energieentzugs ist die von plus 95 Grad und mehr auf etwa plus 20 Grad abgekühlte Druckluft noch fähig, Arbeit zu verrichten.

Die Abwärme von Kompressoren wird schon auf verschiedene Arten genutzt. So zum Beispiel zum Erwärmen von Brauchwasser oder zur Raumheizung.

Alle bisher bekannten Verfahren zur Abwärmenutzung bei Kompressoren haben den Nachteil, daß nur Wärme zur Verfügung steht, wenn Preßluft verbraucht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Heizöl, Gas oder Strom einzusparen, sowie die Wärmeerzeugung eines Kompressors auch dann zu nutzen, wenn keine Preßluft verbraucht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der Heizkompressor aus zwei gleichen Kompressoren (je 2 Zylinder) besteht, die auf einem runden Kurbelgehäuse (2) in Kreuzform angeordnet sind (12). Der Enddruck beträgt ca. 10 bar. Die Kompressor-Zylinder sind mit Kühlrippen versehen, die einen guten Wärmeaustausch zwischen Zylinder und Heizungswasser gewährleisten.

Jede der beiden Kurbelwellen, die über Kreuz eingebaut sind, können von zwei Seiten angetrieben werden (3 u. 4).

Auf dem Kurbelgehäuse ist der Heizkessel, der aus einem nach beiden Seiten offenem Rohrstück besteht, aufgeschraubt.

Der Heizkessel ist etwa in der Mitte durch eine Metallplatte in zwei Kammern geteilt, dadurch werden die Zylinder besser gekühlt.

In der Metallplatte befindet sich eine Öffnung, die etwa 1/3 des Durchmessers des Heizkessels beträgt. In der unteren Kammer befinden sich die vier Zylinder der beiden Kompressoren. In der oberen Kammer befinden sich die Wärmetauscher, durch die die heiße Preßluft ihre Wärme an das Heizungswasser abgibt.

Die obere Öffnung des Heizkessels ist durch einen aufgeschraubten Deckel (9) verschlossen.

Das Heizungswasser wird über den Rücklaufstutzen (11) in den Heizkessel (5) gepumpt. Der Rücklaufstutzen (11) ist in der Innenseite zur Kesselwand hin abgewinkelt, so daß das eingepumpte Heizungswasser in eine Kreisbewegung versetzt wird und somit die Zylinder umspült.

Das Heizungswasser gelangt durch die runde Öffnung in der Metallplatte in die obere Kammer des Heizkessels, wo sich die Wärmetauscher befinden. Über die Wärmetauscher nimmt das Heizungswasser von der heißen Preßluft noch weitere Wärme auf, bis es durch den Vorlaufstutzen (8) wieder in den Heizkreislauf gelangt.

Die vier Kompressorzylinder werden über den Ansaugstutzen (6) mit Ansaugluft versorgt.

Die Preßluft wird von den beiden Kompressoren (getrennt) über einen Wärmetauscher durch die Muffen 7 und 10 nach außen geleitet.

Je nach Verwendungsart des Heizkompressors kann die noch warme Preßluft über einen Wärmetauscher geleitet werden, wobei dann die Ansaugluft des Heizkompressors angewärmt wird. Dadurch wird die Heizleistung des Heizkompressors erhöht.

Der Heizkompressor ist an den Außenseiten gegen Wärmeverlust und gegen Schall isoliert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem Heizkompressor die bei der Preßlufterzeugung anfallende Wärme fast zu 100% genutzt werden kann.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Heizkompressor auch dann sehr günstig Wärme erzeugen kann, wenn er nur als Heizgerät eingesetzt wird.

Der Heizkompressor kann an jede bestehende Warmwasser-Zentralheizung angeschlossen werden.

Beispiele zur Verwendung des Heizkompressors

• 1. Der Heizkompressor soll in einem Betrieb zur Preßlufterzeugung und zur Heizung der Betriebsräume verwendet werden. Der Heizkompressor ist an die Zentralheizung des Gebäudes angeschlossen.
  Lösung:
  Jeder der beiden Kompressoren wird auf einer Wellenseite mit einem Elektromotor angetrieben. Dadurch wird die maximale Leistung an Preßluft und Wärme erbracht.
  Wenn der Preßluftbedarf größer ist als der Wärmebedarf, so wird das Heizungswasser durch einen Wärmetauscher gekühlt und die Wärme an die Außenluft abgegeben.
  Die bei der Preßlufterzeugung anfallende Wärme ist kostenlos. Im Durchschnitt verbilligt sich somit der Preis von Preßluft und Heizwärme um je 50%.
• 2. Ein Privat- oder Geschäftshaus soll mit dem Heizkompressor geheizt werden. Preßluft wird aber nicht gebraucht.
  Lösung:
  Ein Kompressor wird mit einem Elektromotor angetrieben (3), der andere Kompressor (4) wird durch einen Preßluftmotor angetrieben (der Preßluftmotor sollte einen Wirkungsgrad von mindestens 50% haben). Der Preßluftmotor benötigt 2 Teile Preßluft, um über den zweiten Kompressor (4) 1 Teil Preßluft zu erzeugen.
  Beide Kompressoren (3 und 4) erzeugen zusammen 2 Teile Preßluft, das ergibt die Antriebsenergie für den Preßluftmotor.
  Somit werden mit dem Heizkompressor 2 Teile Wärme erzeugt, wobei über den Elektromotor nur 1 Teil Energie aufgewendet werden muß. Energieeinsparung ca. 50%.
• 3. Der Heizkompressor soll vorwiegend zum Heizen verwendet werden.
  Lösung:
  Wenn der Heizkompressor vorwiegend zum Heizen verwendet wird, so sollte er bei Lufttemperaturen (Ansaugluft) unter plus 5 Grad mit einem wassergekühlten Verbrennungsmotor angetrieben werden.
  Dazu eignen sich mit Erdgas betriebene Ottomotoren oder Dieselmotoren, die mit Heizöl betrieben werden können. Dabei wird die Kompressorwelle (3) durch den Verbrennungsmotor angetrieben. Der auf der anderen Seite (der Welle 3) angebrachte Elektromotor wird dabei automatisch ausgekuppelt. Der folgende Ablauf ist wie bei Beispiel Nr. 2.
  In diesem Fall wird das Heizungswasser vom Vorlaufstutzen (8) noch über den Verbrennungsmotor geleitet, wobei es noch zusätzlich erwärmt wird. Die heißen Abgase des Motors werden über einen Wärmetauscher geleitet, wobei die Abgaswärme der Ansaugluft des Heizkompressors zugeführt wird.
  Hier wird nahezu die gesamte Energie aus Erdgas oder Heizöl an das Heizungswasser abgegeben. Dazu kommt noch die Wärme aus der Ansaugluft, so daß auch hier gegenüber einer konventionellen Öl- oder Gasheizung Einsparungen bis zu 50% möglich sind.

Der Heizkompressor kann je nach Verwendungsart mit dem Druckschalter (bei Preßlufterzeugung) oder mit dem Thermostat (bei Heizung) geregelt werden.

Claims (2)

1. Heizkompressor, zur Erzeugung von Preßluft bei gleichzeitiger Wärmenutzung sowie zur Wärmeerzeugung mit Hilfe der erzeugten Preßluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkompressor aus zwei voneinander unabhängigen Kompressoren besteht, die sich beide in einem Heizkessel befinden.

2. Heizkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkompressor wegen seiner durchgehenden Kurbelwellen mit verschiedenen Motoren angetrieben werden kann und somit sehr vielseitig verwendbar ist.