DK154734B - Apparat til udfoerelse af en fremgangsmaade til energisparende udvinding af nyttevarme fra omgivelserne eller fra spildvarme - Google Patents

Description

DK 154734 B' i

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til udførelse af en fremgangsmåde til energisparende udvinding af nyttevarme fra omgivelserne eller fra spildvarme under anvendelse af en reversibel kemisk reaktion.

5

Der kendes allerede en række varmepumper, som arbejder efter kompressions- henholdsvis absorptionsprincippet. Herved bliver let fordampelige væsker med lavt damptryk såsom halogenhydro-carboner eller ammoniak komprimeret mekanisk eller termisk 10 indtil begyndende kondensering, idet der som varmeenergi eller nyttevarme fås kondensationsvarmen af de pågældende arbejdsstoffer. Nyttevarmen består af fordampningsentalpien, som bestrides af omgivelsernes energi, og kompressionsvarmen, der stammer fra den mekaniske eller termiske drift. Der sker såle-15 des kun aggregat-tilstandsændringer, og kemiske ændringer undgås bevidst.

Ydelsestal 1 ene, d.v.s. forholdet mellem afgivet nyttevarme og anvendt hjælpe-energi, ligger ved elektrisk drevne kompressi-20 ons-varmepumper mellem 2 og 4. Ved absorptionsvarmepumper, som i princippet drives med fossil energi, er tallet ca. 1,3. I sammenligning hermed har en olie- eller gasvarmekedel et ydelsestal på ca. 0,8.

25 På grund af den generelle energ i knaphed er i den sidste tid også termokemiske varmepumper blevet interessante, med hvilke man forsøger at udnytte optagelsen eller afgivelsen af energi ved en reversibel kemisk reaktion. Fordelen ved termokemiske varmepumper, sammenlignet med de hidtil benyttede varmepumper, 30 består i, at der til opretholdelse af entalpien af en kemisk reaktion i almindelighed kræves langt ringere mængde hjælpeenergi end til rene kompressions- og/eller kondensationsprocesser. Teoretisk betyder dette, at termokemiske varmepumper skulle være i stand til at give højere ydelsestal end de kend-35 te varmepumper, der arbejder på rent fysisk basis. Som reversible kemiske reaktioner er hidtil især blevet undersøgt jord-alkalichloridhydrater eller ammoniakater. Disse systemer syntes særligt interessante i sammenhæng med lagring af varme, 2

DK 154734 B

især solenergi, jvf. DE-OS 27 58 727 og DE-OS 28 10 360. Disse systemer har i praksis ikke fået nogen betydning endnu, da en række krav måtte opfyldes, som ikke eller kun ufuldstændigt opfyldes af disse kemiske systemer: 5 1. Fuld revers i bi 1 i tet af den kern i ske reaktion, hvilket er ensbetydende med højere cyklus-levetid af arbejdsstofferne.

2. Højst mulig reaktions-entalpi i forbindelse med det yderli- 10 gere krav, at den energioptagende proces for løber ved la vest mulig temperatur (udnyttelse af omgivelsernes energi af lavere energitrin), og den energigivende proces leverer varme-energi på et temperaturniveau, som er tilstrækkeligt til i det mindste at kunne drive boligopvarmning.

15 3. Det reaktionskinetiske forløb må helt tilfredstille de stillede krav, d.v.s. systemet må ikke arbejde for langsomt .

20 4. God varmeledningsevne af arbejdsstofferne for at hindre varmeudvekslingsprocessen mindst muligt.

5. Ugiftighed af arbejdsstofferne for ved eventuelle lækager på det i og for sig helt indkapslede varmepumpesystem ikke 25 at forårsage sundhedsfare.

6. En fornuftig pris af arbejdsstofferne.

Jordalkalichloridhydraterne dissocierer og fordamper ikke 30 stærkt nok ved temperaturer under frysepunktet. De kan dejifø.r kun drives ved hjælp af varme fra jorden, fra vandløb eller grundvand, hvilket betydeligt begrænser anvendelsesområdet. I hvert fald kan omgivelsernes luft, som står til rådighed for enhver, ikke anvendes som energibærere under frysepunktet.

Endvidere er varmeledningsevnen af de hidtil foreslåede arbejdsstoffer ringe, således at der haves betydelige problemer ved varmeudvekslingsprocesserne. I det mindste behøver man med 35 3

DK 1 δ 4 7 3 4 B

de hidtil foreslåede arbejdsstoffer meget store varmeudvekslingsflader, hvilket fører til aggregater med uønsket stort rumfang.

5 Andre betydelige vanskeligheder haves med stof- og energitransporten. Således bliver hastigheden af reaktionen langsommere i samme grad, som vandfrie eller ammoniakfrie salte omhyller sig med lag af salthydrat eller ammoniakat. Også af denne grund er en fordeling af arbejdsstofferne over en stor flade 10 uundgåelig.

I de seneste år er nogle metalhydrider blevet nærmere undersøgt for eventuelt at anvende dem til udvinding og lagring af hydrogen, der kommer på tale som alternativ energi, i princip-15 pet både til motorer og til opvarmninger. Hydriddannelsen henholdsvis hydridspaltningen er forbundet med en betyde 1 i g en-talpi-ændring, hvilket fører til betydelige vanskeligheder og ulemper for de planlagte anvendelsesformål for disse metalhy-drider. Til forsøgskøretøjer er det derfor allerede blevet fo-20 reslået at anvende spildvarmen fra motoren og udstødningsgas sen til opvarmning af hydridreservoi ret. I sommermånederne kan der umiddelbart klimatiseres ved hjælp af varmeudveksling med hydridreservoiret. Der er derimod store vanskeligheder ved startfasen, da der også ved lave temperaturer må være et ti 1 -25 strækkeligt hydrogentryk til at starte motoren og til at overvinde tidsrummet indtil spildgasen er varm nok til at kunne anvendes til opvarmning af hydridreservoiret. Der er derfor også allerede foreslået et kombineret hydrogenreservoir-sy-stem, med hvilket optankning af køretøjet og opvarmning af hu-30 set er forbundet med hinanden, og de frigjorte energimængder fra hydriddannelsen derved udnyttes fornuftigt, jvf. H. Buchner, Das Wasserstoff-Hydrid-Energiekonzept, Chemie Technik 7 (1978), side 371-377. Ifølge dette kan ca. 30% af varmeindhol-det af hydrogenet ved stuetemperatur omdannes til nyttevarme 35 af højere temperatur ved hydriddannelse. Det anbefales derfor altid at koble hydrogenudvinding og varmegenvinding med hinanden ved denne fremgangsmåde.

DK 154734B

4

Som omvending af denne ide har det også været foreslået at lagre solvarme til huskiimatisering ved hjælp af metalhydri-der. Som primær energikilde antages en flad solarkollektor med ca. 100°C, som hjælpevarmebad jorden på et temperaturniveau på 5 ca. 10°C, som varmereservoir og varmetransformation tjener to metal hydr idreservoirer med CaNis- og Feg f 5T1' q 15-pul ver, mellem hvilke der kan udvekles hydrogengas ved åbning af en ventil. Varmeudvekslere kobler desuden de to hydridbeholdere til pri-mær-energi-kiIden til hjælpevarmebadet eller til forbrugeren, 10 et hus, jvf. H. Wenzl, Wasserstoff in Metallen: Herausragende Eigenschaften und Beispiele flir deren Nutzung, Kernforschungs-anlage Jiilich GmbH, januar 1980, side 66, 67 samt fig. 13. En overslagsberegning viser dog, at denne idé ikke har nogen udsigt til realisering, da hydridreservoiret måtte være alt for 15 stort dimensioneret til i rentable dimensioner at kunne tjene til lagring af sol-energi.

Fra FR-A-691.648 kendes et system af med hinanden forbundne rør, der er fyldt med et varmetransportmiddel. Det drejer sig 20 her hverken om anvendelse af metalhydrider eller om anvendelse af varmerør (heat pipes), da disse endnu ikke var opfundet dengang.

Fra US-A-4.088.819 kendes et system til overfør i ng af termisk 25 energi under anvendelse af metalhydrider, ved hvilket solsamlere, varmetanke, varmeudvekslere og energikilder er forbundet med hinanden gennem forbrænding af fossile råstoffer. Her er også beskrevet anvendelse af to forskellige metalhydrider, som henfalder ved forskellige temperaturer. Anvendelse af varmerør 30 (heat pipes) er ikke omtalt.

Det var den foreliggende opfindelses opgave at udvikle et apparat til udførelse af en fremgangsmåde til energibesparende udvinding af nyttevarme fra omgivelserne eller fra spildvarme 35 under anvendelse af en reversibel kemisk reaktion, nemlig dannelsen og henfaldet af metalhydrider i med hinanden gennem ledninger forbunde første og anden beholdere, der er fyldt halvt med et metalhydrid og halvt med et hydriddannende metal 5

DK ί54734B

eller den hydriddannende legering. Beholderne bliver ved trykforandring afvekslende efter hinanden ladet og afladet med hydrogen, og den fra kompressionen og hydriddannelsen frigjorte varme bortføres som nyttevarme ved varmeudveksling, og den 5 forbrugte varme fra afspændingen og hydridets hydrogenafgivelse erstattes ved varmeudveksling med omgivelserne eller med spildvarme. Beholderne er omtrent lige store og er fyldt med samme metalhydrid henholdsvis hydriddannende legering og er permanent forbundne med hinanden gennem rørledningssystem med 10 omkobling suge/trykpumpe, eller de er fyldt med to forskellige metalhydrider henholdsvis hydriddannende metaller som adskiller sig ved forskellig hydrogenabsorptions- henholdsvis de-sorptionsenergi (og dermed optager henholdsvis afgiver hydrogen ved forskellige temperaturer), idet metalhydridet med den 15 lave hydrogendesorptionsenergi findes i den første beholder 1, og metalhydri det med den høje hydrogendesorpti onsenergi findes i den anden beholder 2, og beholderne l og 2 og er permanent forbundne med hinanden gennem en rørledning 3.

20 Denne opgave kan ifølge opfindelsen løses ved anvendelse af det samme metalhydrid henholdsvis den samme hydriddannende legering på den måde, at varmevekslerne er fire varmerør (heat pipes) 5, 6, 7, 8, hvoraf et første og et andet 7, 8 er permanent forbundne med tilførslen for spildvarme, og et tredie og 25 fjerde 5, 6 er permanent forbundne med bortførslen af nyttevarme, og det første og tredie 5, 7 er permanent forbundne med den første beholder, og det andet og fjerde 6, 8 er permanent forbundne med den anden beholder 2.

30 Hvis beholderne 1 og 2 er fyldt med to forskellige metalhydri-der eller hydriddannende metaller, som adskiller sig ved forskellig hydrogenabsorptions- eller desorptionsenergi, kan opgaven løses ved, at varmevekslerne er fire varmerør 5, 6, 7, 8, hvoraf et første 7 er permanent forbundet med tilførslen 35 for spildvarme og med den første beholder, et andet 5 er permanent forbundet med bortførslen for nyttevarme og med den første beholder 1, et tredie 6 er frakobleligt forbundet med bortførslen af nyttevarme og den anden beholder 2, og et fjer- 6

DK 154734 B

de 8 er frakobleligt forbundet med tilførslen for varme fra forbrænding af fossile brændsler og med den anden beholder 2.

Metalhydriderne inddeler man, på grundlag af deres egenskab at 5 spaltes ved lavere eller højere temperatur, i 1avtemperaturhy-drider og højtemperaturhydrider. Især når det drejer sig om opvarmning af huse med omgivelsernes varme, kan der egentlig kun være tale om lavtemperaturhydriderne. Skal der derimod udnyttes spildvarme fra kraftværker eller industrianlæg, kan an-10 vendes højtemperaturhydrider. Til opvarmning af beboelseshuse egner sig især jerntitanhydrid. Dette hydrid kan i området -20 - +70°C hurtigt dannes og igen spaltes, idet trykområdet fra 0,1 til 12 bar er helt tilstrækkeligt til at styre dannelse og spaltning. Den store hastighed af reaktionen, den høje metal-15 liske varmeledningsevne af metalhydriderne og den lange cykluslevetid metal/metalhydrid samt den høje energitæthed muliggør anvendelsen af dette metalhydrid, hvis det kan lade sig gøre at lukke systemet hermetisk og især undgå tilgang af oxygen. Dette problem bliver væsentligt mindre, hvis man udfører 20 varmeprocessen efter absorptionsprincippet og derfor kan give afkald på en utæthedsfølsom suge/trykpumpe. Desuden er prisen på denne legering ved aftagelse af store mængder allerede faldet til 10 DM pr. kg. således at investeringsomkostningerne for en husholdningsopvarmning på basis af dette metalhydrid 25 kan være vænsentligt lavere i sammenligning med sædvanlige varmepumper.

En yderligere fordel ved metalhydriderne er, at de har vist sig udtalt farefri og ugiftige, således at der ikke skal gr i -30 bes til komplicerede sikkerhedsforanstaltninger. Til f.eks. en husopvarmning ville det være helt tilstrækkeligt at forbinde systemet med en sikkerhedsventil og en ledning, der fører ud af huset, således at hydrogenet, f.eks. i tilfælde af brand og dermed forbundet overhedning af systemet, farefrit kan ledes 35 ud, hvor det på grund af den lave vægtfylde straks fordeles opad i atmosfæren og ikke mere udgør nogen farekilde.

Ved anvendelse af metalhydriderne ifølge opfindelsen skal dog en række andre problemer tages i betragtning. F.eks. fører al-

DK 154734B

7 lerede spor af oxygen til en inaktivering af metalhydriderne, således at den reversible hydriddannelse skades betydeligt allerede af ringe mængder oxygen eller helt standses. Det er derfor ubetinget nødvendigt, at det samlede system af de to 5 beholdere 1, 2, det omskiftelige rør ledn i ngssystem 3 og suge/ trykpumpen 4 aflukkes hermetisk fra omverdenen. Da de fleste metalhydrider kan reaktiveres ved forhøjede temperaturer med ren hydrogen, skal denne del af apparatet ifølge opfindelsen være let udskiftelig og transporterbar for i tilfælde af en 10 forstyrrelse ved indtrædende oxygen at kunne erstatte den og regenerere den. Eventuelt kunne man også beskytte metalhydri-det ved hjælp af foran indskudte oxygenbindende medier. Hertil hører medier på bæremateriale, såsom silicagel og chromtrioxid i patroner (Oxisorb, Messer Griesheim).

15

For at udføre varmeudvekslingen ved metalhydridbeholderne hurtigt og tabsfattigt, skal en storfladet kontakt med de to udvekslersystemer 5, 6, 7 og 8 være mulig. Desuden skal massen af indkapslingen samt af varmeudveksleren holdes lille, da 20 varmekapaciteten af disse dele ellers bliver unødigt stor, og der ved omskiftning af systemet ville optræde betydelige forsinkelser og varmetab.

En sådan opvarmning ville have følgende kredsløb: 25 a) Hydrogen pumpes fra beholderen 1 til beholderen 2. Af hy-dridet i beholderen 1 dannes igen metal, medens der i beholderen 2 dannes hydrid. Den frigjorte varme i beholderen 2 bortføres direkte som nyttevarme ved varmeudveksling. Så 30 snart i praksis alt hydridet i beholderen 1 er omdannet til metal, og metallet i beholderen 2 til hydrid, frigøres der ikke mere varme i beholderen 2, således at systemet nu kan kobles om.

35 b) Ved tilbagepumpning af hydrogenet fra beholderen 2 til beholderen 1 bliver hydriddannelses-reaktionen vendt om, således at der nu frigøres varme i beholderen 1. Naturligvis vil der kort efter omkoblingen ikke fremkomme nogen nytte-

DK 154734 B

8 varme, da beholderen 1 ved varmeudveksling med omgivelserne maksimalt vil have omgivelsernes temperatur og først ved hydriddannelse i beholderen 1 må opvarmes, indtil temperaturen er steget til den ønskede højde. Denne omkoblingsfase 5 vil være længere, jo større systemets varmekapacitet er, og jo større forskellen er mellem temperaturern af nyttevarmen og af omgivelsernes varme. Først når beholderen 1 har nået nyttevarmens temperatur eller har oversteget denne, skal nyttevarmen udtages. For på fornuftig måde at udnytte den 10 på omkoblingstidspunktet i beholderen 2 værende lagrede varme skal den enten anvendes til at fremstille varmt brugsvand eller til at forvarme beholderen 1 ved varmeudveksling med beholderen 2 indtil indstilling af ligevægtstemperaturen .

15

Apparat ifølge opfindelsen anvender til varmeudvekslingen såkaldte varmerør (heat pipes, jvf. P. Dunn & D.A. Reay, Heat Pipes, Pergamon Press 1976). Det drejer sig om hermetisk lukkede metalrør, der er delvis fyldt med en let fordampelig væ-20 ske. Varmeoverfør i ngen sker ved fordampning af væsken i den nedre ende og afgivelse af fordampningsvarme ved rekondensa-tion af væsken i den øvre ende af røret. Disse varmerør virker som dioder, da varme altid kun kan overføres i én retning, nemlig nedefra opad. Hvis varmemængden i den nedre ende ikke 25 mere er ti 1 strækkelig til fordampning af væsken, kan der heller ikke mere opstige damp og kondenseres foroven. Så snart altså den øvre ende er varmere end den nedre, sker der ikke mere nogen varmetransport. Disse varmerør har desuden den fordel, at varmeledningsevnen ligger 3 potenser af 10 højere end 30 for kobber.

Ved anvendelse af sådanne varmerør i apparatet ifølge opfindelsen bortfalder dermed også omkoblingen af varmeudvekslersy-stemet, da varmerørene altid kun kan transportere varmen i en 35 ønsket retning. I et sådant tilfælde må blot retningen af hydrogenstrømmen vendes om med pumpen 4. Dette kan ske med passende ventiler, eller ved omvending af pumpens drejningsretning. Ved absorptionsvarmepumpen sker omvendingen af hydroge- 9

DK 154734 B

nets strømningsretning ved simpel tilkobling og frakobling af den fossile varmekilde i henhold til arbejdskredsløb-perioden.

Medens altså ved varmeudveksling med luft, vand, frostbeskyt-5 telsesholdigt vand eller andre væsker den tilsvarende varmeud-veksler må omkobles ved hver fase-omvending, hvilket forudsætter et betydeligt mere kompliceret apparat og tilsvarende styringsindretninger, kan dette undværes ved anvendelse af varme-rør. Omvendingen af pumperetningen for hydrogenet tean i denne 10 foretrukne udførelsesform for opfindelsen ske med termostater eller endog med et simpelt ur, der indkobler efter en bestemt tid. Den udvundne nyttevarme kan i kraft af varmerørenes diodevirkning altid kun strømme i den ønskede retning, således at der aldrig kan ske en indkobling i forkert fase. Naturligvis 15 kan det, selv ved anvendelse af varmerør, ikke undgås, at der efter omkobling i en vis tid ikke kan udtages nogen nyttevarme, da den afkølede beholder først ved hydriddannelse og eventuelt varmeudveksling skal bringes op på temperaturen for den nytte-energi, som skal aftages.

20 I den anden udførelsesform ifølge opfindelsen bevirkes trykforandringen termisk. Herved bortfalder ganske vist suge/tryk-pumpen, men det er nødvendigt at anvende to forskellige metal-hydrider. De to metalhydrider må adskille sig ved forskellig 25 hydrogenabsorptions- henholdsvis desorptionsenergi og dermed optage henholdsvis igen afgive hydrogenet ved forskellige temperaturer. Metalhydridet med den lave hydrogendesorrptionsener-gi er i stand til at udnytte varme fra omgivelserne eller spildvarme, medens det andet metalhydrid med højerae hydrogen-30 desorptionsenergi kan fødes med varme, som f.eks. lean udvindes fra forbrænding af fossilt brændsel.

En typisk kombination af to forskellige metalhydri der er et ti tan-jern-manganhydr id og et ti tan-zi rkon-chrom-matrganhydr id .

35 Den kemiske sammensætning af disse hydrider er Ti F:e-Q f gMno, 2^2 og Tio,9Zro,iCrMnH3.

Absorptions- henholdsvis desorptionstemperaturerne for disse to methalhydrider er +65°C og +121°C henholdsvis -6°C og

'/ DK 154734 B

10 +50°C. Heraf kan beregnes et teoretisk ydelsestal for systemet på 1,6.

Også dette apparat består ligeledes af to beholdere 1, 2, der 5 hver er ca. halvt fyldt med metalhydrid og det hydriddannende metal af de to forskellige metalhydrider, et forbindelsesrør 3, gensidigt omkoblelige varmeudvekslere 5, 6 til bortføring af nyttevarmen og gensidigt omkoblelige varmeudvekslere 7, 8 for tilførsel af varmen fra omgivelserne eller spildvarme hen-10 holdsvis den fossile varme samt ledninger 13, 14 og omkoblelige ventiler 11, 12.

Også hertil anvendes ifølge opfindelsen varmerør. Medens var-merøret 7, som før, fødes med varme fra omgivelserne eller 15 spildvarme, fødes varmerøret 8 intermitterende med varme, der er opstået ved forbrænding af fossile brændstoffer. De yderligere ledninger 13, 14 og ventiler 11, 12 er nødvendige for at standse en direkte videre-ledning af den fossilt frembragte varme til nyttevarmestrømmen. Dette forhindres ved, at varme-20 rørets 6 varmeudveksler under perioden med hydrogendesorption sættes ud af drift ved at føre nyttevarmestrømmen i omløb. Dette sker ved betjening af spærreventilen 11.

Medens varmerøret 6 er sat ud af drift, sker der en opstemning 25 af varme i den del af strømmen, der fører nyttevarme, og som fastholdes i varmeudveksleren. Dette har den ønskede følge, at det varmetransporterende medium i varmerøret overhedes og næsten fuldstændigt går over i dårligt varmeledende damp uden kondensationsmulighed. Herved bliver varmetransporten til var-30 meudveksleren ved toppen af varmerøret stærkt reduceret. Principielt ville det være muligt også i omløbsledningen at indbygge en anden spærreventil, som i modtakt åbner eller lukker omløbsledningen. En sådan anordning kræver dog yderligere styring.

3 5

Ligeledes er det nødvendigt i tilledningen for fossilt frembragt varme til varmerøret 8 at indbygge en omløbsledning 14 og en spærreventil 12.

DK 154734 B

11

For så vidt det pågældende anvendelsesformål for nyttevarmen gør det nødvendigt at kunne udtage denne kontinuerligt, er det nødvendigt enten at overføre nyttevarmen delvis til et varmelager, f.eks. et Glaubersalt-varmelager, eller at anvende to 5 apparater ifølge opfindelsen parallelt og udtage nyttevarmen faseforskudt fra disse. Et sådant dobbeltsystems kredsløb ville så f.eks. forløbe efter rytmen 1, 1', 2, 2‘, 1 etc. Til den normale opvarmning af et hus er det dog uden videre acceptabelt, at der efter omkoblingen i en vis tid ikke kan udtages 10 nogen nyttevarme, især når disse faser, hvori der ikke stilles nyttevarme til rådighed, er forholdsvis korte.

Dimensioneringen af apparat ifølge opfindelsen og længden af de pågældende faser afhænger i betydelig grad af mængden af 15 den nødvendige nyttevarme, forekomsten af varme fra omgivelserne eller spildvarme og investeringsomkostningerne. Således ville det ved anvendelse af omgivelsernes luft sikkert være hensigtsmæssigt til enhver tid kun at lade et enkelt kredsløb forløbe pr. dag, da den altid noget varmere dagsluft så ville 20 blive udnyttet. Herved ville i nvester i ngsomkostni ngerne t i 1 anlægget og de nødvendige metalhydridmængder dog ligge betydeligt højere. Ifølge opfindelsen er det muligt og overordentligt fordelagtigt at udforme kredsløbene væsentligt kortere, f.eks. fra 30 min. til 3 timer, og derved betydeligt sænke 25 størrelsen af investeringssummen for anlægget. Teoretisk er det meget vel muligt at forkorte kredsløbene endnu mere, f.eks. til 10 min., men derved ville investeringsomkostningerne ikke mere falde så stærkt proportionalt. Desuden ville hy-driddannelsens kinetik gøre sig forstyrrende bemærket ved end-30 nu kortere kredsløb.

Dimensioneringen fremgår af følgende overslagsberegning: Ved et maksimalt varmebehov pr. varmedag i et énfamilieshus på 100 kWatt måtte en reakt ionsbeholder indeholde mindst 3D00 kg me-35 tal henholdsvis metalhydrid. Ved forkortelse af de enkelte faser til en time falder hydridbehovet allerede til 125 kg pr. beholder. Med den allerede nævnte pris på ca. 10 DM pr. kg falder investeringssummen således under de sædvanlige varme-

DK 154734 B

12 pumper, hvorved den højere effektivitet og den mere problemfri anvendelse af omgivelsernes varme muliggør en næsten universel anvendelse, i det mindste på de breddegrader, hvor udendørstemperaturen sjældent falder under -10°C.

5

Med særlig fordel kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen og ap-paratet ifølge opfindelsen anvendes på steder, hvor større mængder spildvarme på et relativt lavt temperaturn iveau står til rådighed, f.eks. kølevand eller kondensater fra elektrici-10 tetsværker, stålværker, koksværker og kemiske anlæg etc. Denne varmemængde kan forholdsvis enkelt og med ringe tab transporteres over længere afstande og kan på forbrugsstederne ifølge opfindelsen omdannes til nyttevarme af højere temperatur. Kun således er det f.eks. tænkeligt at drive fjernvarmeledninger 15 ved forholdsvis lave temperaturer og kun nu og da udtage varme af den ønskede højere temperatur i husholdningerne eller på forbrugsstederne. Apparatet ifølge opfindelsen anvendes således som en varmetransformator. I modsætning til elektrisk e-nergi, der kun kan transporteres med ringe tab over lange af-20 stande, hvis spændingen er høj, kan varmen i et ledningssystem transporteres med ringe tab, når temperaturforskellene til omgivelserne er ringe.

Af forklaringerne fremgår, uden nødvendighed af yderligere 25 differentiering, at varmepumpevarianten ifølge opfindelsen også kan udnyttes til kuldefrembringelse. Specielt absorptionsvarmepumpen ville egne sig til solarkøling, da det øvre temperaturniveau for procesføringen ved valg af passende metalhy-drider ligger netop i området for ledningsevnen af ikke-kon-30 centrerende solarkollektorer.

I det følgende er nærmere belyst princippet og foretrukne udførelsesformer for apparatet ifølge opfindelsen.

35 Fig. 1 viser en første udførelsesform under anvendelse af var-merør, både til tilføring af omgivelsernes varme og til bortføring af nyttevarme, i hvilken omkoblinger ikke er nødvendige på grund af diodevirkningen.

Claims (3)

20 Patentkrav.

1. Apparat til udførelse af en fremgangsmåde til energispa-rende udvinding af nyttevarme fra omgivelserne -eller fra 25 spildvarme under anvendelse af en reversibel kemisk reaktion ved dannelsen og henfaldet af metalhydri der i med hinanden gennem ledninger forbundne første og anden beholderte, der er fyldt halvt med et metalhydrid og halvt med et hydrUddannende metal eller den hydriddannende legering, idet man ved trykfor- 30 andring afvekslende efter hinanden lader og aflader beholderne med hydrogen og bortfører den fra kompressionen og hydriddan-nelsen frigjorte varme som nyttevarme ved varmeudveksling og erstatter den forbrugte varme fra afspændingen og hydridets hydrogenafgivelse ved hjælp af varmeudveksling med omgivelser-35 ne eller med spildvarme, hvilke beholdere (1 og 2) er omtrent lige store, er fyldt med samme metalhydrid henholdsvis hydrid-dannende legering og er permanent forbundne med hinanden gennem et rørledningssystem (3) med omkoblelig suge/trykpumpe DK 154734 B (4), kendetegnet ved, at varmevekslerne er fire varmerør (heat pipes) (5, 6, 7, 8), hvoraf et første og et andet (7, 8) er permanent forbundne med tilførslen for spildvarme, og et tredie og fjerde (5, 6) er permanent forbundne med 5 bortførslen af nyttevarme, og det første og tredie (5, 7) er permanent forbundne med den første beholder (1), og det andet og fjerde (6, 8) er permanent forbundne med den anden beholder (2).

2. Apparat til udførelse af en fremgangsmåde til energispa rende udvinding af nyttevarme fra omgivelserne eller fra spildvarme under anvendelse af en reversibel kemisk reaktion ved dannelsen og henfaldet af metalhydrider i med hinanden gennem ledninger forbundne første og anden beholdere, der er 15 fyldt ca. halvt med et metalhydrid og halvt med det hydriddan-nende metal eller den hydriddannende metal legering, idet man ved trykforandring afvekslende efter hinanden lader og aflader beholderne med hydrogen og bortfører den fra kompressionen og hydriddannelsen frigjorte varme som nyttevarme ved varmeud-20 veksling og erstatter den forbrugte varme fra afspændingen og hydridets hydrogenafgivelse ved hjælp af varmeudveksling med omgivelserne eller med spildvarme, hvilke beholdere (1 og 2) er omtrent lige store, er fyldt med to forskellige metalhydrider henholdsvis hydriddannende metaller, som adskiller sig ved 25 forskellig hydrogenabsorptionsenergi henholdsvis - desorp-tionsenergi (og derfor optager henholdsvis afgiver hydrogen ved forskellige temperaturer), idet metalhydridet med den lave hydrogendesorptionsenergi findes i den første beholder (1) og metalhydridet med den højere hydrogendesorptionsenergi findes 30 i den anden beholder (2), og beholderne (1) og (2) er permanent forbundne med hinanden gennem en rørledning (3), kendetegnet ved, at varmevekslerne er fire varmerør (5, 6, 7, 8), hvoraf et første (7) er permanent forbundet med tilførslen for spildvarme og med den første beholder (1), et an-35 det (5) er permanent forbundet med bortførslen for nyttevarme og med den første beholder (1), et tredie (6) er frakobleligt forbundet med bortførslen af nyttevarme og den anden beholder (2), og et fjerde (8) er frakobleligt forbundet med tilførslen DK 154734B for varme fra forbrænding af fossile brændsler og med den anden beholder (2).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, 5 at to næsten lige store systemer er indskudt faseforskudt ved siden af hinanden til bortføring af nyttevarmen. 10 20 25 30 35