DE4302090A1 - Heat release and pump circuit - Google Patents

Heat release and pump circuit

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DE4302090A1
DE4302090A1 DE19934302090 DE4302090A DE4302090A1 DE 4302090 A1 DE4302090 A1 DE 4302090A1 DE 19934302090 DE19934302090 DE 19934302090 DE 4302090 A DE4302090 A DE 4302090A DE 4302090 A1 DE4302090 A1 DE 4302090A1
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Germany
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compression
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heat pump
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DE19934302090
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Frank Dr Goebel
Andreas Thies
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/02—Compression-sorption machines, plants, or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers

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Abstract

The heat release and pump circuit has the flow of fluid from the heat source (3) diverted through a three way valve (10) located before the vaporiser (4) (de-aerator) and passing to a heat exchanger (9) before return to the main flow. At the heat exchanger, it meets the returning ammonia-water mixture which is circulated by pump (7) between the vaporiser (or de-aerator) and a reabsorber (2) with a compression stage (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung, mit denen die anfallende Prozeßwärme einer Wärmepumpe, insbesondere einer Kompressionswärmepumpe und Kompressionswärmepumpe mit Lösungskreislauf, genutzt werden kann. Das trifft vorzugsweise auf Wärmequellen zu, die eine niedrige Temperatur aufweisen, wie beispielsweise bei Grundwasser oder Prozeßabwässer.The invention relates to a method and Circuit arrangement with which the process heat a heat pump, in particular a compression heat pump and a compression heat pump with a solution circuit can be. This applies particularly to heat sources that have a low temperature, such as at Groundwater or process waste water.

Die Nutzung von Prozeßwärme aus Kompressionswärmepumpen wird in mehreren Verfahren und Schaltungsanordnungen beschrieben und vorgeschlagen. Die bekanntesten Lösungen sehen eine direkte Zuführung der Prozeßwärme in den Heizkreislauf vor. Das erfolgt entweder durch Wärmeeinkopplung in den Heizwasserrücklauf oder durch Wärmeübertragung innerhalb des Prozesses.The use of process heat from compression heat pumps will described in several methods and circuit arrangements and suggested. The best known solutions see one direct supply of process heat to the heating circuit. This is done either by coupling heat into the Heating water return or by heat transfer within the Process.

Die Einkopplung von Verdichtungsabwärme in einen Wärmepumpenkreislauf kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Öltemperatur des Verdichters erfolgen. Wenn aufgrund der Temperatur des Öls eine Einkopplung nicht möglich ist, wird eine besondere Rückkühlung eingesetzt.The injection of compression waste heat into one Heat pump cycle may vary depending on the particular Oil temperature of the compressor. If due to the Temperature of the oil is not possible special recooling is used.

Die Nutzung von Verdichtungswärme in den Wärmepumpenprozeß selbst wird in der DD-PS 265-217 beschrieben. Es sind hierbei Kompressionswärmepumpen mit Lösungskreislauf im Einsatz bei denen die Einkopplung der Verdichtungswärme direkt über einen Wärmeübertrager erfolgt, wobei der Strom der armen Lösung nach dem Lösungswärmeübertrager vor Eintritt in den Absorber über einen weiteren Wärmeübertrager geleitet wird.The use of compression heat in the heat pump process itself is described in DD-PS 265-217. It is here Compression heat pumps with a solution circuit in use at which the coupling of the heat of compression directly over a Heat exchanger takes place, the flow of poor solution after the solution heat exchanger before entering the absorber is passed through another heat exchanger.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren abzuleiten und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit deren Hilfe die in einem Kompressionswärmepumpenprozeß auftretende niedertemperierte Restwärme genutzt wird, wobei dies vorzugsweise für Wärmequellen mit ebenfalls niedriger Temperatur vorzusehen ist.The technical object of the invention is a Derive method and a circuit arrangement create, with the help of which in one  Compression heat pump process occurring low temperature Residual heat is used, preferably for Provide heat sources with a low temperature as well is.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, indem die Restwärme zur Anhebung des Temperaturniveaus der niedrigtemperierten Wärmequelle verwendet wird. Hierbei wird der Stoffstrom des Kältemittels oder Kältemittel-/Lösungsmittelgemisches nach dem Resorptions-/Kondensationsprozeß und einem eventuellen Zwischenwärmeübertrager weiter abgekühlt. Das erfolgt, indem die Wärmequelle oder ein Teilmassestrom davon für die Unterkühlung des Kondensats verwendet wird. Anschließend wird dieser Teilstrom der Wärmequelle vor Eintritt in den Verdampfer oder Entgaser wieder zugeführt.According to the invention this is achieved by the Residual heat to raise the temperature level of the low temperature heat source is used. Here will the flow of refrigerant or Refrigerant / solvent mixture after Resorption / condensation process and a possible Intermediate heat exchanger cooled further. This is done by the heat source or a partial mass flow thereof for the Hypothermia of the condensate is used. Then will this partial flow of the heat source before entering the Evaporator or degasser supplied again.

Die Schaltungsanordnung dazu sieht einen Wärmeübertrager vor, der zwischen dem wärmeabgebenden Bauteil, einen Kondensator beziehungsweise einen Resorber und einem Entspannungsorgan eingebunden ist. Dem Wärmeübertrager vorgeschaltet, ist ein Dreiwegeventil, das eine Mengenregelung des Stoffstromes der Wärmequelle erlaubt und damit eine Anpassung der zu erwartenden Effekte gestattet. Ein Teilstrom der Wärmequelle flieht somit über das Dreiwegeventil durch den Wärmeübertrager und nachfolgend zurück zur Wärmequelle vor den Eintritt in den Verdampfer/Entgaser.The circuit arrangement for this sees a heat exchanger before, between the heat-emitting component, a Capacitor or a resorber and one Relaxation organ is involved. The heat exchanger upstream is a three-way valve, one Volume control of the material flow of the heat source allowed and thus allowing the effects to be expected to be adjusted. A partial flow of the heat source thus flees through the Three-way valve through the heat exchanger and below back to the heat source before entering the Evaporator / degasser.

Die Vorteile dieser Erfindung liegen darin, daß über eine steigende Temperatur der Wärmequelle der Verdampfungsdruck po steigt, damit die Druckdifferenz zwischen Verdampfer und Kondensator beziehungsweise zwischen Entgaser und Resorber sinkt und letztendlich eine steigende Leistungszahl der Anlage resultiert. Bei Kompressionswärmepumpen mit Lösungskreislauf verringert sich die Fläche des Lösungswärmeübertragers.The advantages of this invention lie in the fact that the evaporation pressure p o rises over an increasing temperature of the heat source, so that the pressure difference between evaporator and condenser or between degasifier and resorber decreases and ultimately an increasing coefficient of performance of the system results. In the case of compression heat pumps with a solution circuit, the area of the solution heat exchanger is reduced.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt dazu die Figur eine Kompressionswärmepumpe mit Lösungskreislauf.The invention is illustrated in more detail using an exemplary embodiment explained. It shows the figure one Compression heat pump with solution circuit.

Einer Wärmequelle 3 mit niedrigem Niveau (PE, tE) Anfall- oder Umweltenergie) wird vor Eintritt in einen Entgaser 4 Wärme zugeführt, die einem Wärmeübertrager 9 entnommen wird. Das erfolgt, indem vor dem Entgaser 4 ein Dreiwegeventil 10 angeordnet ist, das den Hauptstrom der Wärmequelle 3 auftrennt. So wird mindestens ein Teilstrom der Wärmequelle 3 über den Wärmeübertrager 9 geleitet und nachfolgend wieder der Wärmequelle 3 vor dem Entgaser 4 zugeführt. Die Einzelströme der Wärmequelle 3 werden mit dem Dreiwegeventil 10 derart geregelt, daß die Wärmequelle 3 mit unterschiedlicher Temperatur in den Entgaser 4 eintritt.A heat source 3 with a low level (P E , t E ) or environmental energy) is supplied with heat before entering a degasser 4 , which is taken from a heat exchanger 9 . This is done by arranging a three-way valve 10 in front of the degasser 4 , which separates the main flow of the heat source 3 . At least a partial flow of the heat source 3 is passed via the heat exchanger 9 and subsequently fed back to the heat source 3 upstream of the degasser 4 . The individual flows of the heat source 3 are regulated with the three-way valve 10 in such a way that the heat source 3 enters the degasser 4 at a different temperature.

Im Entgaser 4, der von einem Arbeitsstoffpaar (Ammoniak-Wasser-Gemisch) durchflossen wird, wird das Ammoniak ausgetrieben. Mittels eines nachfolgenden Verdichters 5 wird das ausgetriebene Ammoniak auf ein höheres Niveau (pR, tR) transformiert und in einen Resorber 2 geleitet. Die arme Lösung wird über eine Lösungspumpe 7 und nachfolgende Nachwärmung in einen Lösungswärmeübertrager 8 zum Resorber 2 befördert, wo eine Resorption und gleichzeitige Wärmeabgabe an ein Heizmedium 1 erfolgt. Die reiche Lösung gibt zunächst im Lösungswärmeübertrager 8 Wärme an die arme Lösung ab, um nachfolgend in dem Wärmeübertrager 9 Wärme an den Teilstrom der Wärmequelle 3 abzugeben und weiter über ein Lösungsmittelventil 6 in den Entgaser 4 zu gelangen. The ammonia is expelled in the degasser 4 , through which a working material pair (ammonia-water mixture) flows. The expelled ammonia is transformed to a higher level (p R , t R ) by means of a subsequent compressor 5 and passed into a resorber 2 . The poor solution is conveyed via a solution pump 7 and subsequent reheating in a solution heat exchanger 8 to the resorber 2 , where absorption and simultaneous heat release to a heating medium 1 take place. The rich solution first gives off heat to the poor solution in the solution heat exchanger 8 , in order subsequently to give off heat to the partial flow of the heat source 3 in the heat exchanger 9 and to get further into the degasser 4 via a solvent valve 6 .

Die Temperaturerhöhung im Entgaser 4 führt zu einem Anstieg des Entgaserdrucks und letztlich zur Leistungszahlverbesserung der Anlage und zur Verkleinerung des Lösungswärmeübertragers 8. The temperature increase in the degasifier 4 leads to an increase in the degasifier pressure and ultimately to an improvement in the coefficient of performance of the system and to a reduction in the size of the solution heat exchanger 8 .

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

 1 Heizmedium
 2 Resorber/Kondensator
 3 Wärmequelle
 4 Entgaser
 5 Verdichter
 6 Entspannungsorgan
 7 Lösungspumpe
 8 Lösungswärmeübertrager
 9 Wärmeübertrager
10 Dreiwegeventil 1 heating medium
2 resorber / capacitor
3 heat source
4 degasser
5 compressors
6 relaxation organ
7 solution pump
8 solution heat exchangers
9 heat exchangers
10 three-way valve

Claims (3)

1. Verfahren zur Wärmeauskopplung aus Wärmepumpenprozessen, insbesondere aus Kompressionswärmepumpen oder Kompressionswärmepumpen mit Lösungskreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teilstrom einer Wärmequelle mit dem Arbeitsstoff der Wärmepumpe im mittelbaren Anschluß an das wärmeabgebende Bauteil in Wärmetausch gebracht und danach der Wärmequelle vor Eintritt in das wärmeaufnehmende Bauteil der Wärmepumpe wieder zugeführt wird.1. A method for extracting heat from heat pump processes, in particular from compression heat pumps or compression heat pumps with a solution circuit, characterized in that at least a partial flow of a heat source is brought into heat exchange with the working fluid of the heat pump in indirect connection to the heat-emitting component and then the heat source before entering the heat-absorbing component the heat pump is fed again. 2. Schaltungsanordnung zur Wärmeauskopplung aus Wärmepumpenprozessen, insbesondere aus Kompressions­ wärmepumpen oder Kompressionswärmepumpen mit Lösungs­ kreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strom der Wärmequelle (3) und vor der Kompressionswärmepumpe ein Dreiwegeventil (10) angeordnet ist, wobei eine Auslaufleitung direkt zur Kompressionswärmepumpe geführt ist und eine weitere Auslaufleitung zum Eingang eines Wärmetauschers (9) führt, während die Ausgangsleitung des Wärmetauschers (9) in die Direktleitung zwischen dem Dreiwegeventil (10) und der Kompressionswärmepumpe eingebunden ist.2. Circuit arrangement for decoupling heat from heat pump processes, in particular from compression heat pumps or compression heat pumps with a solution circuit, characterized in that a three-way valve ( 10 ) is arranged in the current of the heat source ( 3 ) and upstream of the compression heat pump, with an outlet line leading directly to the compression heat pump and a further outlet line leads to the input of a heat exchanger ( 9 ), while the outlet line of the heat exchanger ( 9 ) is integrated in the direct line between the three-way valve ( 10 ) and the compression heat pump. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (9) vor einem Entspannungsorgan (6) eingebunden ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the heat exchanger ( 9 ) is integrated in front of a relaxation element ( 6 ).
DE19934302090 1993-01-21 1993-01-21 Heat release and pump circuit Withdrawn DE4302090A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19622609A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-11 Schmitz Johannes Method of operating a heat pump
CN103017400A (en) * 2013-01-14 2013-04-03 西安交通大学 Compression/absorption type combined heat pump suitable for intelligent comprehensive urban energy resource regulation

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