EP4092357B1 - Sorptionswärmepumpe und sorptionskreisprozess - Google Patents

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EP4092357B1
EP4092357B1 EP21174059.2A EP21174059A EP4092357B1 EP 4092357 B1 EP4092357 B1 EP 4092357B1 EP 21174059 A EP21174059 A EP 21174059A EP 4092357 B1 EP4092357 B1 EP 4092357B1
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EP
European Patent Office
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absorber
pump
refrigerant
solution
heat pump
Prior art date
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EP21174059.2A
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EP4092357A1 (de
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Klaus Ramming
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AGO GmbH Energie und Anlagen
Original Assignee
AGO GmbH Energie und Anlagen
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Publication date
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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
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/04—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being ammonia evaporated from aqueous solution
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements

Definitions

  • the invention relates firstly to a sorption heat pump with coolant and liquid solvent, a poor and a rich solution, the poor and rich solutions being single-phase solutions of the solvent and the coolant, as well as with an expeller in which the rich solution absorbs heat supplied from the outside and thereby expels the coolant, an absorber in which the poor solution absorbs the gaseous coolant and thereby releases heat, and a bypass with a circulation pump which returns a partial flow to the absorber after it leaves the absorber.
  • the invention further relates to a sorption cycle process with coolant and liquid solvent, a poor and a rich solution, wherein the poor and the rich solution are single-phase mixtures of the solvent and the coolant, and wherein the rich solution absorbs heat supplied from the outside and thereby expels the coolant, and the poor solution absorbs the coolant in an absorber and thereby releases heat, and wherein after exiting the absorber a partial flow is pumped back into the absorber.
  • Such a sorption heat pump and such a sorption cycle process reveals EN 10 2011 050 309 A1 in the form of an absorption chiller with an electric circulation pump on the absorber.
  • US 5 367 884 A shows a sorption heat pump with coolant and liquid solvent, a poor and a rich solution, the poor and rich solutions being single-phase solutions of the solvent and the coolant, as well as with an expeller in which the rich solution absorbs heat supplied from the outside and thereby expels the coolant, an absorber in which the poor solution absorbs the gaseous coolant and thereby releases heat, and a bypass with a circulation pump which, after leaving the absorber, returns a partial flow to the absorber, the circulation pump being a jet pump with the poor solution flowing into the absorber as the driving medium.
  • the invention is based on the object of reducing the energy requirement for circulation.
  • the object is achieved by a sorption heat pump according to claim 1 and by a cycle process according to claim 10.
  • the circulation pump returns the rich solution.
  • the regulation can be carried out by a throttle element.
  • the solvent is water and the coolant is ammonia.
  • ammonia used as the coolant, usable temperature ranges of down to -60 °C can be achieved.
  • lithium bromide can be used as the solvent and water as the coolant in a cycle process according to the invention.
  • a sorption heat pump according to the invention has a solvent pump that pumps the poor solution flowing out of the expeller at a low pressure to a high pressure before it enters the absorber, a compressor that compresses the coolant flowing out of the expeller to the high pressure and a throttle valve that relaxes the rich solution flowing out of the absorber to the low pressure before it enters the expeller.
  • a sorption heat pump according to the invention uses heat at a low temperature level (as a "classic heat pump") and makes it available as heating heat at a higher temperature level.
  • the compressor is a mechanical compressor.
  • the compressor is a thermal compressor comprising a condenser, refrigerant pump and evaporator. Both types of compressor are generally known.
  • the circulation pump returns the gaseous refrigerant.
  • the gaseous refrigerant is often extracted from the rich solution flowing out of the absorber in a Solution collector to increase efficiency and can be returned to the absorber in the sorption heat pump according to the invention.
  • a sorption heat pump preferably has a solution pump that pumps the rich solution flowing out of the absorber at a low pressure to a high pressure before it enters the expeller, a condenser that liquefies the coolant flowing out of the expeller, an expansion valve that expands the liquefied coolant to the low pressure and an evaporator in which the liquid coolant absorbs heat before it enters the absorber.
  • a sorption heat pump according to the invention acts as a refrigeration machine and extracts heat from a cold room and dissipates it into the environment as waste heat.
  • a sorption heat pump according to the invention configured as a refrigeration machine has a measuring element that measures a level of the driving medium before it enters the circulation pump and a control unit on the circulation pump that controls a flow of the driving medium based on the level.
  • the control unit fulfills the control function of a motor control throttle.
  • the circulated mass flow is set depending on the design of the jet pump and the flow of the driving medium.
  • the invention proposes that the poor solution flowing into the absorber pumps the partial flow as the driving medium of a jet pump.
  • the sorption cycle process according to the invention is carried out in a sorption heat pump according to the invention and is equally characterized by the advantages listed above.
  • the sorption heat pumps described below are operated with water as solvent and ammonia as coolant.
  • the first sorption heat pump 1 has an absorber 3, a throttle valve 4, an expeller 5 and, in parallel, a solvent pump 6 and a mechanical compressor 7 in a circuit closed by pipes 2.
  • the first sorption heat pump 1 is a "classic heat pump”: In the expeller 5, 3.74 kg/s of a rich solution consisting of the solvent and the coolant absorb 1.25 MW of heat from a heat source under a low pressure of 12.9 bar and cool it from 90 °C to 63 °C.
  • the poor solution absorbs the coolant, giving off 1.47 MW of heat to a heating medium and heating it from 90 °C to 120 °C.
  • the rich solution is throttled to low pressure by the throttle valve 4 before it enters the expeller 5 again.
  • the poor solution is expanded to high pressure in a circulation pump 10 designed as a jet pump and draws 0.1 kg/s of the gaseous coolant separating out of the solution collector 9 through a bypass 11.
  • the pressure loss between the overpressure and the high pressure as the driving force of the circulation pump 10 corresponds to the energy used for circulation.
  • the second sorption heat pump 12 has an absorber 14, a solution pump 15, an expeller 16 and, in parallel, a circulation pump 17 designed as a jet pump and a condenser 18, an expansion valve 19 and an evaporator 20 in a circuit closed by pipes 13.
  • the second sorption heat pump 12 is an absorption refrigeration machine: In the expeller 16, a rich solution consisting of the solvent and the coolant absorbs 1.04 MW of heat from a heating medium under a high pressure of 12.3 bar and cools it from 110 °C to 100 °C. From a subsequent rectification column 21, 0.52 kg/s of the expelled coolant flows into the condenser 18, where it is liquefied and releases waste heat to cooling water. The liquid coolant is expanded to a low pressure of 2.7 bar in the expansion valve 19, evaporates in the evaporator 20 and cools a coolant from -5 °C to -10 °C before entering the absorber 14.
  • a measuring element measures a level of the poor solution in the rectification column 21 and regulates the flow flowing out of the rectification column as a driving medium through the circulation pump 17 via a control valve so that the level remains constant.
  • the measuring element and the control valve are not shown.
  • a solution heat exchanger 23 the rich solution absorbs heat from the poor solution between the rectification column 21 and the circulation pump 17 before entering the expeller 16.
  • the low-pressure refrigerant flowing out of the evaporator 20 absorbs heat from the high-pressure liquid refrigerant between condenser 18 and expansion valve 19. Both increase the energetic efficiency of the cycle process according to the invention.
  • FIG. 3 The diagram shown of the third sorption heat pump 25 according to the invention differs from that of the second sorption heat pump 12 only in that the bypass 26 branches off at the top from a solution collector 27 between absorber 28 and solution pump 29.
  • the circulation pump 30 first draws the gaseous coolant that separates from the rich solution from the solution collector 27 and only draws the rich solution when this has been drawn off.
  • the heating medium is cooled from 95 °C to 83 °C and in the evaporator 32, the coolant is cooled from 0 °C to -5 °C.
  • the fourth sorption heat pump 33 differs from the first sorption heat pump 1 in that a "thermal compressor” consisting of condenser 34, refrigerant pump 35 and 36 takes over the function of the mechanical compressor 7.
  • the circulation pump 37 pumps 1.5 kg/s of the liquid refrigerant from the solution collector 38 via the bypass 39 back into the absorber 40.
  • the poor solution Before entering the circulation pump 37, the poor solution absorbs heat from the rich solution in a solution heat exchanger 44 between the solution collector 38 and the throttle valve 45.
  • the poor solution is heated from 59 °C to 76 °C and the rich solution is cooled from 79 °C to 66 °C.
  • the absorber 40 the poor solution absorbs the coolant, transfers 2.06 MW of heat to a heating medium and heats it from 75 °C to 95 °C.

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Description

  • Die Erfindung betrifft zunächst eine Sorptionswärmepumpe mit Kältemittel und flüssigem Lösungsmittel, einer armen und einer reichen Lösung, wobei die arme und die reiche Lösung einphasige Lösungen des Lösungsmittels und des Kältemittels sind, sowie mit einem Austreiber, in dem die reiche Lösung von außen zugeführte Wärme aufnimmt und dabei das Kältemittel austreibt, einem Absorber, in dem die arme Lösung das gasförmige Kältemittel absorbiert und dabei Wärme abgibt, und einem Bypass mit einer Umwälzpumpe, die nach Austritt aus dem Absorber einen Teilstrom in den Absorber zurückführt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Sorptionskreisprozess mit Kältemittel und flüssigem Lösungsmittel, einer armen und einer reichen Lösung, wobei die arme und die reiche Lösung einphasige Mischungen des Lösungsmittels und des Kältemittels sind, und wobei die reiche Lösung von außen zugeführte Wärme aufnimmt und dabei das Kältemittel austreibt, und die arme Lösung in einem Absorber das Kältemittel absorbiert und dabei Wärme abgibt, und wobei nach Austritt aus dem Absorber ein Teilstrom in den Absorber zurück gepumpt wird.
  • Eine solche Sorptionswärmepumpe und einen solchen Sorptionskreisprozess offenbart DE 10 2011 050 309 A1 in Form einer Absorptionskältemaschine mit einer elektrischen Umwälzpumpe am Absorber. US 5 367 884 A zeigt eine Sorptionswärmepumpe mit Kältemittel und flüssigem Lösungsmittel, einer armen und einer reichen Lösung, wobei die arme und die reiche Lösung einphasige Lösungen des Lösungsmittels und des Kältemittels sind, sowie mit einem Austreiber, in dem die reiche Lösung von außen zugeführte Wärme aufnimmt und dabei das Kältemittel austreibt, einem Absorber, in dem die arme Lösung das gasförmige Kältemittel absorbiert und dabei Wärme abgibt, und einem Bypass mit einer Umwälzpumpe, die nach Austritt aus dem Absorber einen Teilstrom in den Absorber zurückführt, wobei die Umwälzpumpe eine Strahlpumpe mit der in den Absorber strömenden armen Lösung als Treibmedium ist.
    • Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energiebedarf der Umwälzung zu vermindern.
    • Lösung
  • Die Aufgabe wird durch eine Sorptionswärmepumpe gemäß Anspruch 1 und durch einen Kreisprozess durch Anspruch 10 gelöst.
  • Vorzugsweise führt in einer erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe die Umwälzpumpe die reiche Lösung zurück. In einer Sorptionswärmepumpe mit geregeltem Teilstrom kann die Regelung durch ein Drosselelement erfolgen. Vorzugsweise ist in einer solchen erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe das Lösungsmittel Wasser und das Kältemittel Ammoniak. Durch die Verwendung von Ammoniak als Kältemittel können Nutztemperaturbereiche bis -60 °C erreicht werden. Alternativ können in einem erfindungsgemäßen Kreisprozess auch Lithiumbromid als Lösungsmittel und Wasser als Kältemittel zum Einsatz kommen. Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe eine Lösungsmittelpumpe auf, die die auf einem Niederdruck aus dem Austreiber strömende arme Lösung vor Eintritt in den Absorber auf einen Hochdruck pumpt, einen Verdichter, der das aus dem Austreiber strömende Kältemittel auf den Hochdruck verdichtet und ein Drosselventil, das die aus dem Absorber strömende reiche Lösung vor Eintritt in den Austreiber auf den Niederdruck entspannt. Eine solche erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe nutzt beispielsweise (als "klassische Wärmepumpe") Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau und stellt diese auf einem höheren Temperaturniveau als Heizwärme zur Verfügung. Vorzugsweise ist in einer solchen erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe der Verdichter ein mechanischer Verdichter. Alternativ vorzugsweise ist in einer als "klassische Wärmepumpe" konfigurierten erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe der Verdichter ein thermischer Verdichter aus Verflüssiger, Kältemittelpumpe und Verdampfer. Beide Verdichtertypen sind allgemein bekannt. Vorzugsweise führt in einer solchen erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe die Umwälzpumpe das gasförmige Kältemittel zurück. Aus der aus dem Absorber ausströmenden reichen Lösung wird das gasförmige Kältemittel häufig in einem Lösungssammler abgeschieden, um die Effizienz zu erhöhen, und kann in der erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe in den Absorber zurückgeführt werden.
  • Alternativ zur "klassischen Wärmepumpe" weist vorzugsweise eine erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe eine Lösungspumpe auf, die die auf einem Niederdruck aus dem Absorber strömende reiche Lösung vor Eintritt in den Austreiber auf einen Hochdruck pumpt, einen Kondensator, der das aus dem Austreiber strömende Kältemittel verflüssigt, ein Expansionsventil, die das verflüssigte Kältemittel auf den Niederdruck entspannt und einen Verdampfer, in dem das flüssige Kältemittel vor Eintritt in den Absorber Wärme aufnimmt. Eine solche erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe entzieht als Kältemaschine einem kalten Raum Wärme und führt diese als Abwärme in die Umgebung ab.
  • Vorzugsweise weist eine als Kältemaschine konfigurierte erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe ein Messelement auf, das einen Pegel des Treibmediums vor Eintritt in die Umwälzpumpe misst und eine Regeleinheit an der Umwälzpumpe, die einen Strom des Treibmediums anhand des Pegels regelt. Die Regeleinheit erfüllt die Regelfunktion einer Motorstelldrossel. Der umgewälzte Massenstrom stellt sich abhängig von der Konstruktion der Strahlpumpe und vom Strom des Treibmediums ein.
  • Ausgehend von dem bekannten Sorptionskreisprozess wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass die in den Absorber strömende arme Lösung als Treibmedium einer Strahlpumpe den Teilstrom pumpt. Der erfindungsgemäße Sorptionskreisprozess wird in einer erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe ausgeführt und zeichnet sich gleichermaßen durch deren oben aufgeführte Vorteile aus.
    • Ausführungsbeispiele
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen schematisch
    • Fig. 1
    eine erste erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe,
    Fig. 2
    eine zweite erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe,
    Fig. 3
    eine dritte erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe, und
    Fig. 4
    eine vierte erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe.
  • Die nachfolgend beschriebenen Sorptionswärmepumpen werden mit Wasser als Lösungsmittel und Ammoniak als Kältemittel betrieben.
  • Die in Figur 1 gezeigte erste erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe 1 weist in einem durch Rohrleitungen 2 geschlossenen Kreislauf hintereinander einen Absorber 3, ein Drosselventil 4, einen Austreiber 5 und parallel eine Lösungsmittelpumpe 6 und einen mechanischen Verdichter 7 auf. Die erste Sorptionswärmepumpe 1 ist eine "klassische Wärmepumpe":
    Im Austreiber 5 nehmen 3,74 kg/s einer aus dem Lösungsmittel und dem Kältemittel bestehenden reichen Lösung unter einem Niederdruck von 12,9 bar aus einer Wärmequelle 1,25 MW Wärme auf und kühlen diese von 90 °C auf 63 °C ab. Aus einem anschließenden Abscheidebehälter 8 unter noch 12,8 bar werden 1,2 kg/s des ausgetriebenen gasförmigen Kältemittels von dem Verdichter 7 unter einem Hochdruck von 32,0 bar und parallel 2,54 kg/s der verbleibenden armen Lösung von der Lösungsmittelpumpe 6 unter einem Überdruck von 32,9 bar zum Absorber 3 gepumpt.
  • Im Absorber 3 absorbiert die arme Lösung das Kältemittel, gibt dabei an ein Heizmedium 1,47 MW Wärme ab und heizt dieses von 90 °C auf 120 °C auf. Aus einem anschließenden Lösungssammler 9 unter noch 31,9 bar wird die reiche Lösung vom Drosselventil 4 auf den Niederdruck gedrosselt, bevor diese wieder in den Austreiber 5 eintritt. Vor Eintritt in den Absorber 3 wird die arme Lösung in einer als Strahlpumpe ausgeführten Umwälzpumpe 10 auf den Hochdruck entspannt und zieht dabei durch einen Bypass 11 aus dem Lösungssammler 9 0,1 kg/s des sich dort abscheidenden gasförmigen Kältemittels ab. Der Druckverlust zwischen dem Überdruck und dem Hochdruck als treibende Kraft der Umwälzpumpe 10 entspricht der für die Umwälzung aufgewendeten Energie.
  • Die in Figur 2 gezeigte zweite erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe 12 weist in einem durch Rohrleitungen 13 geschlossenen Kreislauf hintereinander einen Absorber 14, eine Lösungspumpe 15, einen Austreiber 16 und parallel eine als Strahlpumpe ausgeführte Umwälzpumpe 17 und einen Kondensator 18, ein Expansionsventil 19 und einen Verdampfer 20 auf. Die zweite Sorptionswärmepumpe 12 ist eine Absorptionskältemaschine:
    Im Austreiber 16 nimmt eine aus dem Lösungsmittel und dem Kältemittel bestehende reiche Lösung unter einem Hochdruck von 12,3 bar aus einem Heizmedium 1,04 MW Wärme auf und kühlt dieses von 110 °C auf 100 °C ab. Aus einer anschließenden Rektifikationskolonne 21 strömen 0,52 kg/s des ausgetriebenen Kältemittels in den Kondensator 18, werden dort verflüssigt und geben an ein Kühlwasser Abwärme ab. Das flüssige Kältemittel wird im Expansionsventil 19 auf einen Niederdruck von 2,7 bar entspannt, verdampft im Verdampfer 20 und kühlt dabei vor Eintritt in den Absorber 14 einen Kälteträger von -5 °C auf -10 °C ab.
  • Parallel durchströmen aus der Rektifikationskolonne 21 4,72 kg/s der verbleibenden armen Lösung die Umwälzpumpe 17, werden dadurch vor Eintritt in den Absorber 14 auf den Niederdruck entspannt und ziehen dabei durch einen zwischen dem Absorber 14 und der Lösungspumpe 15 abzweigenden Bypass 22 3,0 kg/s der reichen Lösung ab. Ein Messelement misst einen Pegel der armen Lösung in der Rektifikationskolonne 21 und regelt über ein Regelventil den aus der Rektifikationskolonne als Treibmedium durch die Umwälzpumpe 17 abfließenden Strom so, dass der Pegel konstant bleibt. Das Messelement und das Regelventil sind nicht dargestellt.
  • In einem Lösungswärmeübertrager 23 nimmt die reiche Lösung vor Eintritt in den Austreiber 16 aus der armen Lösung zwischen Rektifikationskolonne 21 und Umwälzpumpe 17 Wärme auf. In einem Kältemittelwärmeübertrager 24 nimmt das unter dem Niederdruck stehende, aus dem Verdampfer 20 ausströmende Kältemittel Wärme aus dem unter dem Hochdruck stehenden flüssigen Kältemittel zwischen Kondensator 18 und Expansionsventil 19 auf. Beides erhöht den energetischen Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Kreisprozesses.
  • Das in Figur 3 gezeigte Schema der dritten erfindungsgemäßen Sorptionswärmepumpe 25 unterscheidet sich von dem der zweiten Sorptionswärmepumpe 12 nur insoweit, dass der Bypass 26 oben aus einem Lösungssammler 27 zwischen Absorber 28 und Lösungspumpe 29 abzweigt.
  • Im Betrieb der dritten Sorptionswärmepumpe 25 zieht die Umwälzpumpe 30 aus dem Lösungssammler 27 zunächst das sich von der reichen Lösung absetzende gasförmige Kältemittel und erst wenn dieses abgezogen ist, auch reiche Lösung ab. Im Austreiber 31 wird das Heizmedium von 95 °C auf 83 °C und im Verdampfer 32 der Kälteträger von 0 °C auf -5 °C abgekühlt.
  • Die in Figur 4 gezeigte vierte erfindungsgemäße Sorptionswärmepumpe 33 unterscheidet sich von der ersten Sorptionswärmepumpe 1 zunächst dadurch, dass ein "thermischer Verdichter" aus Verflüssiger 34, Kältemittelpumpe 35 und 36 die Funktion des mechanischen Verdichters 7 übernimmt. Außerdem fördert die Umwälzpumpe 37 aus dem Lösungssammler 38 1,5 kg/s des flüssigen Kältemittels über den Bypass 39 zurück in den Absorber 40.
  • Im Austreiber 41 der vierten Sorptionswärmepumpe 33 nehmen 7,35 kg/s einer aus dem Lösungsmittel und dem Kältemittel bestehenden reichen Lösung unter einem Niederdruck von 8,6 bar aus einer Wärmequelle 2,51 MW Wärme auf und kühlen diese von 58,5 °C auf 45 °C ab. Aus einem anschließenden Abscheidebehälter 42 werden 1,95 kg/s des ausgetriebenen gasförmigen Kältemittels im Verflüssiger 34 mit einer Kühlleistung von 2,6 MW auf 20 °C gekühlt und mit der Kältemittelpumpe 35 unter einem Hochdruck von 24,3 bar zum Absorber 40 gepumpt.
  • Parallel werden aus dem Abscheidebehälter 42 5,4 kg/s der verbleibenden armen Lösung mit der Lösungsmittelpumpe 43 unter einem Überdruck von 25,8 bar als Treibstrom in die Umwälzpumpe 37 gefördert.
  • Vor Eintritt in die Umwälzpumpe 37 nimmt die arme Lösung in einem Lösungswärmeübertrager 44 aus der reichen Lösung zwischen Lösungssammler 38 und Drosselventil 45 Wärme auf. Die arme Lösung wird dabei von 59 °C auf 76 °C aufgeheizt und die reiche Lösung von 79 °C auf 66 °C abgekühlt. Im Absorber 40 absorbiert die arme Lösung das Kältemittel, gibt dabei an ein Heizmedium 2,06 MW Wärme ab und heizt dieses von 75 °C auf 95 °C auf.
  • In den Figuren sind
    • 1
    Sorptionswärmepumpe
    2
    Rohrleitung
    3
    Absorber
    4
    Drosselventil
    5
    Austreiber
    6
    Lösungsmittelpumpe
    7
    Verdichter
    8
    Abscheidebehälter
    9
    Lösungssammler
    10
    Umwälzpumpe
    11
    Bypass
    12
    Sorptionswärmepumpe
    13
    Rohrleitung
    14
    Absorber
    15
    Lösungspumpe
    16
    Austreiber
    17
    Umwälzpumpe
    18
    Kondensator
    19
    Expansionsventil
    20
    Verdampfer
    21
    Rektifikationskolonne
    22
    Bypass
    23
    Lösungswärmeübertrager
    24
    Kältemittelwärmeübertrager
    25
    Sorptionswärmepumpe
    26
    Bypass
    27
    Lösungssammler
    28
    Absorber
    29
    Lösungspumpe
    30
    Umwälzpumpe
    31
    Austreiber
    32
    Verdampfer
    33
    Sorptionswärmepumpe
    34
    Verflüssiger
    35
    Kältemittelpumpe
    36
    Verdampfer
    37
    Umwälzpumpe
    38
    Lösungssammler
    39
    Bypass
    40
    Absorber
    41
    Austreiber
    42
    Abscheidebehälter
    43
    Lösungsmittelpumpe
    44
    Lösungswärmeübertrager
    45
    Drosselventil

Claims (10)

  1. Sorptionswärmepumpe (1, 12, 25, 33) mit Kältemittel und flüssigem Lösungsmittel, einer armen und einer reichen Lösung, wobei die arme und die reiche Lösung einphasige Lösungen des Lösungsmittels und des Kältemittels sind, sowie mit
    a. einem Austreiber (5, 16, 31, 41), in dem die reiche Lösung von außen zugeführte Wärme aufnimmt und dabei das Kältemittel austreibt,
    b. einem Absorber (3, 14, 28, 40), in dem die arme Lösung das gasförmige Kältemittel absorbiert und dabei Wärme abgibt,
    c. einem an den Absorber (3, 14, 28, 40) anschließenden Lösungssammler (9, 27, 38) für die reiche Lösung und
    d. einem Bypass (11, 22, 26, 39) mit einer Umwälzpumpe (10, 17, 30, 37), die aus dem Lösungssammler (9, 27, 38) einen Teilstrom in den Absorber (3, 14, 28, 40) zurückführt,
    wobei die Umwälzpumpe (10, 17, 30, 37) eine Strahlpumpe mit der in den Absorber (3, 14, 28, 40) strömenden armen Lösung als Treibmedium ist.
  2. Sorptionswärmepumpe (1, 25) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (10, 30) ausgebildet ist um das gasförmige Kältemittel zurückzuführen.
  3. Sorptionswärmepumpe (12, 25, 33) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (17, 30, 37) ausgebildet ist um die reiche Lösung zurückzuführen.
  4. Sorptionswärmepumpe (1, 12, 25, 33) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel Wasser und das Kältemittel Ammoniak ist.
  5. Sorptionswärmepumpe (1, 33) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lösungsmittelpumpe (6, 43), die die auf einem Niederdruck aus dem Austreiber (5, 41) strömende arme Lösung vor Eintritt in den Absorber (3, 40) auf einen Hochdruck pumpt, einem Verdichter (7), der das aus dem Austreiber (5, 41) strömende Kältemittel auf den Hochdruck verdichtet und einem Drosselventil (4, 45), das die aus dem Absorber (3, 40) strömende reiche Lösung vor Eintritt in den Austreiber (5, 41) auf den Niederdruck entspannt.
  6. Sorptionswärmepumpe (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (7) ein mechanischer Verdichter ist.
  7. Sorptionswärmepumpe (33) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter () ein thermischer Verdichter aus Verflüssiger (34), Kältemittelpumpe (35) und Verdampfer (36) ist.
  8. Sorptionswärmepumpe (12, 25) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Lösungspumpe (15, 29), die die auf einem Niederdruck aus dem Absorber (14, 28) strömende reiche Lösung vor Eintritt in den Austreiber (16, 31) auf einen Hochdruck pumpt, einen Kondensator (18), der das aus dem Austreiber (16, 31) strömende Kältemittel verflüssigt, einem Expansionsventil (19), das das verflüssigte Kältemittel auf den Niederdruck entspannt und einen Verdampfer (20, 32), in dem das flüssige Kältemittel vor Eintritt in den Absorber (14, 28) Wärme aufnimmt.
  9. Sorptionswärmepumpe (12, 25) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch ein Messelement, das einen Pegel des Treibmediums vor Eintritt in die Umwälzpumpe (17, 30) misst und eine Regeleinheit an der Umwälzpumpe (17, 30), die einen Strom des Treibmediums anhand des Pegels regelt.
  10. Sorptionskreisprozess mit Kältemittel und flüssigem Lösungsmittel, einer armen und einer reichen Lösung, wobei die arme und die reiche Lösung einphasige Mischungen des Lösungsmittels und des Kältemittels sind, und wobei die reiche Lösung von außen zugeführte Wärme aufnimmt und dabei das Kältemittel austreibt, die arme Lösung in einem Absorber (3, 14, 28, 40) das Kältemittel absorbiert und dabei Wärme abgibt, die reiche Lösung in einen an den Absorber (3, 14, 28, 40) anschließenden Lösungssammler (9, 27, 38) ausströmt und wobei aus dem Lösungssammler (9, 27, 38) ein Teilstrom in den Absorber (3, 14, 28, 40) zurück gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Absorber (3, 14, 28, 40) strömende arme Lösung als Treibmedium einer Strahlpumpe den Teilstrom pumpt.
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