JPS58500377A - 熱ポンプの温度−若しくは圧力調整器の目標値を取出すための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱ポンプの温度−若しくは圧力調整器の目標値を取出すだめの方法 本発明は、請求項の上位概念に基づく目標値を取出す方法に関する。

圧力−及び温度調整器はとりわけ吸着熱ポンプ、特に吸収式熱ポンプに、吸着熱 ポンプの高圧部の圧力あるいは温度を一定に保つために若しくはあらかじめ与え られる目標値に対応させるために取付けられている。この場合高圧部分は、発生 器の、冷媒通路で膨張弁まで及び薄い溶液の通路で同じく膨張弁まで達する範囲 である。

吸収式熱ポンプは異なる地域に供給され、そこに設置されるので、前述のような 圧力−及び温度調整器の目標値信号発生器をあらかじめ調節することは比較的に 困難である。

しかしながら、このためにｒイツ連邦共和国の地域を分割したいわゆる気候帯を 活用できることがわかった。この場合、気候帯にはそれぞれ見込まれる最低の外 気温度が対応させられる。

従って本発明の目的は、吸着熱ポンプの温度−若しくは圧力調整器の目標値信号 発生器のために前調節可能性を与えて、次いでこの前調節に日常の運転条件を重 畳するだけにすることである。

この目的を達成するために本発明は請求の範囲の請求項に記載の特徴から成って いる。

本発明の有利な実施態様が請求の範囲第２項及び第３項に記載されており、本発 明の１つの実施例を図面を用いて以下に説明する。

図面 第り図は吸収式熱ポンプの概略的な回路図、第２図〜第６図はダイヤグラムであ る。

すべての図面において同じ符号はそれぞれ同じ個別個所を示している。

第１図に示したアンモニア／水をイースに作動する吸収式熱ポンプは、・々−す １によって加熱される発生器２を有しており、この発生器内には濃い溶液のため の導管３が開口しており、かつ該発生器からは冷媒蒸気のだめの導管牛及び薄い 溶液のだめの導管５が延びている。

・々−すはガス・ぐ−ナ若しくは油バーナであり、このガスバーナ若しくは油バ ーナは燃料弁６を備えた燃料供給導管７を介して燃料を供給されるようになって おり、この場合弁６は調節部材８によって制御され、調節部材は調節導線９を介 して調整器１０によって負荷でおり、導管冬は凝縮導管１２として、調節部材１ ３を備えた膨張弁１牛に通じており、この膨張弁には蒸発器１５に通じる冷媒導 管１６が接続されている。

蒸発器は空気若しくは地下水１７のような自然エネルギ源から熱を供給されるよ うになっており、自然エネルギ源の温度は温度フィーラ１８によって検出される ようになっており、温度フィーラは測定溝＃１９を介して調整器１０に接続され ている。

蒸発器１５からは冷媒蒸気導管２０が吸収器２１に通じており、この吸収器から は導管３が溶液ポンプ２２を介在してもとへ発生器に通じており、溶液ポンプは 調節部材２３を介して制御可能であり、この調節部材は調節溝ｆＩｓ２４を介し て調整器１０に接続されている。

薄い溶液のだめの導管５は、調節部材２５によって作動せしめられる膨張弁２６ を介在して吸収器２１内に開口している。

吸収式熱ポンプは消費器２７を加熱するようになっでおり、消費器は対流放熱器 若しくはラジエタから成るコンビネーション加熱装置、床暖房装置及び（又は） 給湯装置である。消費器は直接に吸収式熱ポンプによって加熱されるか若しくは ３ポート−若しくは牛ポート混合弁を介在して加熱される。消費器の復路導管２ ８内には調節部材２９によって調節される加熱循環ポンプ３０がはめ込まれてお り、この導管２８は熱交換蛇管３１に通じており、この熱交換蛇管は吸収器２１ の内部に取付けられている。熱交換蛇管３１からは導管３２が別の熱交換蛇管３ ３に通じており、この熱交換蛇管は凝縮器１１の内部に取付けられている。熱交 換　蛇管３３には消費器往路導管３４が接続されている。

調節部材８．２５及び１３は電磁駆動部材であり、この電磁駆動部材の調節値（ 行程）は調整器１０により電磁駆動部材を負荷する電流に直接に比例している。

調節部材２９及び２３Ｆｉポンゾモータに接続された可変比変圧器であり、従っ てポンプ回転数が調整器１０からの調節値に直接に比例している。２７プを一定 の回転数で駆動し、かつポンプ入口からポンプ出口に・々イパス弁を設けて・ζ イ・ぐス弁の開放横断面を調整器ＬＯの調節値に基づき制御することによって調 整機能を実現することもできる。

さらに、流過量を調節可能なポンプを設けて、行程若しくは回転数当りの吐出流 を変えかつ電気的な駆動をコンスタントにすることも考えられる。

調整器１０には目標値信号発生器３５が導線３６を介して接続されている。

目標値信号発生器３５においては次のような目標値に与える熱ポンプの最大の出 力を所定の外気温度に設和国の地域が３つの気候帯に分けられ、この場合ｒイ最 低の外気温度が第１の気候帯に、−１５°の外気温度が第２の気候帯にかつ−１ ８０の外気温度が第３の気候帯に対応している。従って熱ポンプ若しくは熱ポン プの調整器を設置しようとする気候帯に基づき目標値調節器３７にぞれぞれの気 候帯の熱ポンプの１０゜２０．３０若しくは５０ＫＷ　である所属の規定の出力 を対応させることができる。仮に調節しようとする熱ポンプの最大出力が３０　 ＫＷ　であり、熱ポンプを第２の気候帯の場所に設置ａすると、目標値調節器３ ７を介して調整器が調節され、３０　ＫＷ　の出方が一１５℃に際して生ぜしめ られる。

これに対して同し調整器を備える同し熱ポンプを第３の気候帯に設置しようとす る場合には、目標値調節器３７が調節され、３０　ＫＷの出方が一１８℃の外気 温度に際して牛ゼしぬられる。従って、もはや全く加熱の行われない外気温度、 例えば１８°　とそれぞれの気候帯の生し得る尼低な外気温度との間においては ０値から最入値の出力が用いられる。

調節が個々にどのように作用するが、第２図のダイヤグラムから明らかにする　 横座標にはそれぞれの気ｆＩ父漸の見込まれる最低の温度からもはや加熱の行わ れない温度まで示しである。縦座標にはそれぞれの熱ポンプの最大出力が示しで ある。最大出力は消費器２７に与えられ得る最大の熱出力である。調節は次のよ うに行われる。すなわち、例えば３０　ＫＷの最大出力を有する熱ポンプにおい ては、気候帯の設置箇所に応じて最大出力３０　ＫＷ　が第３の気候帯の一１８ ℃に際し６　持表昭５８−５００３７７　（３）で若しくは第２のり候帯の設置 箇所の−１５℃に際して若しくは第１の気候帯の設置箇所の一１２℃に際して生 ゼしぬられる。点４０．４１若しくは４２と横座標上の点４３とは結ばれており 、横座標上の７占を越えると熱ポンプによる居住空間の暖房はもはや不必要にな る。一方では点４０．４１及び４２と他方では点４３との結合線としてそれぞれ の気候帯に相応して符号１．１及び■で示した直線が得られる。従って、第２の 気候帯の設置箇所において例えば−９℃の外気温度には熱ポンプの点４４で示す ２４．５ＫＷの実際出力が対応する。

第２図の別の３つの特性曲線へＩ、■及び■は、最大出力２０　ＫＷＯ熱ポンプ が与えられ、点４５．４６及び４７で示しだ最大出力を第１．第２及び第３の気 候帯に見込まれる−１８．−１５及び−１２℃のそれぞれ最低の外気温度に対応 させ、前記点を面線によって点４：５に結合した場合に得られる。

例えば製作者の型プログラムに３つの熱ポンプを設けることは可能であり、これ らのうちの第１の熱ポンプはＩＱＫＷの最大出力を、第２づ゛熱ポンプは２０Ｋ Ｗの最大出力を、第３の熱ポンプは３０ＫＷの最大出力を有している。暖房しよ うとする住宅の熱せき止め及びほかの所与に応じてまずどのような熱ポンプタイ プが、それも生ゼしぬられる最大の熱出力を考慮して用いられるかが決められる 。次いで熱ポンプの設置箇所が考慮され、１１標値ｆ−号発生器の前調節によっ て調節器が、選ばれた熱ポンプの最大の出力を設置箇所の気候帯に応した最低の 外気温度に際して生ゼしめるようにプログラミングされる。従って、前述の両方 の考慮から、用いられた熱ポンプに応して特性曲線１〜■のうちの１つが得られ る。これによって、熱ポンプのどのような瞬間出力をそれもちょうど生している 外気温度に基づいてのみ目標値として調整器に与えるかが規定される。

別の作用形式を第３図を用いて詳細に述べる。一般的な形式で第３図においては 横座標に凝縮器圧若しくは熱ポンプの高圧部−これは第１図で発生器から膨張弁 までの冷媒蒸気区分若しくは発生器から薄い溶液から膨張弁までの区分である− の圧力が消費器の往路温度と関連して示されている。この場合零点は１０・スー ルの凝縮器圧力に対応させられており、これは２０℃の空間温度及び往路温度に 相応していて、点４８によって規定されている。

縦座標には気候帯１．ＩＩ及びｍの湿度が示してあり、これらの温度は零位置に おいて＋１δ℃で始まり、かつ気候帯の−１２，−１５若しくは一１δ℃である 最終温度を有する最高位置に達する。縦座標の第４の尺度として熱ポンプの出力 がそれぞれＫＷで示しである。この場合１８℃の外気温度に相応する零点にＱＫ Ｗの出力が対応し、それぞれの気候帯の見込まれる最低の温度に相応する熱ポン プのここでは２　Ｑ　ＫＷの定格出力まで上昇している。

特性曲線■、■、■においては・ξラメータとして低温度−加熱装置、例えば床 暖房装置が熱ポンプのだめのモノヴエラン）　（ｍｏｎｏｖａｌｅｎｔ　）な運 転形式で用いられている。３６．３（Ｉｌｌ及び４２℃の往路温度を選ぶことに よって点４１；ｌ、５０及び５１が与えられ、これらの点は気候帯のそれぞれの 外気温度に対応している。加熱装置、すなわち消費器の設計に際し、所要熱勘定 に基づき、与えられた建物及び与えられた加熱装置でそれぞれの気候帯の最終温 度に際して建物の消費器の要求に相応する暖房を保証するために往路温度をどの 程度高くしておかねばならないかめられる。次いで特性曲線■、■及び■は点４ ９から５１のそれぞれ１つと零点４８を結ぶことによって得られる。今前述のよ うな特性曲線が調整器によって生ぜしめられ、自動的に横座標の尺度からそれぞ れ測定され与えられた外気温度に際し特性曲線の位置によって所定の凝縮器圧力 が生ゼしぬられ、この凝縮器圧力は目、標値として調整器に与えられる。

例えば熱ポンプが２０　ＫＷ　を有しており、この熱ポ基づき例えば特性曲線■ が与えられる。今＋４，８℃の目下の外気温度が作用すると、特性曲線■上に点 ５２が午えられ、この点に１３・２−ルの凝縮器圧力力（対応せしめられており 、これは同時に３０℃の往路温度に相応している。従って外気温度が変動しなし ）間は、調整器は３０℃の目標値のための往路温度調整を行う０外気温度が下降 若しくは上昇すると、調整目標値−特性曲線として特性曲線■が適用され、すな わち調節しようとする一定の温度のための目標値が特性曲線■の尺度に応じて変 えられる。例えば外気温度が４．８℃力）ら１４℃に降下すると、新たな凝縮器 圧力−目標値として１３５・々−ル若しくは３１℃の往路温度が適用される。・ ξラメータとして高温度−加熱システム、例えば最大出力に際して９０℃の往路 温度と７０℃の復路温度とを有するラジエタが用いられると、第２の特性曲線群 Ｘ、Ｘ及びＭが得られる。例えＬＪ第２の気候帯の設置箇所における２　０　Ｋ Ｗの熱ポンプ−最大出力に際して、あらかじめ選ばれた４、８℃の外気実際温度 に今度は点５３として２４，５・マールの凝縮器−目標圧力が対応していること は明らかである。さらにこれは（江ば５３℃の［」標往路温度に相応してし）る 。

外気温度がさらに降下する場合、点５３は特性ＥＩｔＩｌｉＪＸ上をさらに最大 出力の方向に移動し、この場合最大出力は２８・ζ−ルの凝縮器圧力及び５８℃ の往路温度に際して達成される。

外気温度がさらに降下する場合には続１．ｚて選択的カロ熱に切換えられねばな らな（λ。

消費器としての加熱装置に関連した別の変化可能性が第４図及び第５図に示しで ある。第４図においては横座標に低温−加熱装置のモノヴエラントな運転の際の 往路温度が示されており、縦座標にまず選ばれた熱ポンプの出力がＫＷ　で示し てあり、この場合にも２０ＫＷが最大出力である。第１．第２及び第３の個々の 気候帯に、この場合Ｌ６．１７．５及び１９）ζ−ルの最大圧力が対応しており 、これらの最大圧力はそれぞれ２０　ＫＷ　の出力に際して生じかつ前記気候帯 のそれぞれの最低の温度に際して得られる。第４図に示した特性曲線群の零点５ ４に２０℃の往路温度が２０℃の所望の空間温度に相応して対応しており、これ は熱ポンプの設置箇所及び気候帯に無関係にそれぞれ１０−ζ−ルの圧力に対応 している。従って圧力目標値が熱ポンプ出力に対応させられ、同じように圧力目 標値及び熱ポンプ出力の値が往路温度に対応させられる。

このような対応関係は特性曲線Ｘｆｆ１〜ＸＶ　として得られ、この場合特性曲 線Ｘ■　からＸ■　の最高値は、熱ポンプの最大出力を最大圧力に、かつ最大圧 力を同じく使用される気候帯に応じて加熱装置の所要熱勘定から得られた最大の 往路温度に対応させることによって与えられる。実施例として２０　ＫＷ　の定 格出力を有する熱ポンプを第２の気候帯の設置箇所に配置することができる。実 施例として外気温度に基づき３０℃の往路温度が必要であり、この往路温度は特 性曲線１４上１ の点５δに対応している。この点には縦座標で１４・マールの圧力目標値若しく はｉｏ、５ＫＷＯ熱ポンプ出力が対応している。

第５図において、・ξラメータは、加熱装置として最大負荷に際して９０°の往 路温度と７００　の復路温度とを有する高温度−ラジエタが用いられていること に基づいている。供給はビヴエラン）　（ｂｉｖａｌａｎｔ　）〜すなわち熱ポ ンプを介して所定の限界外気温度まで、限界温度を下回った場合熱ポンプの前述 の純粋なゼイラ運転によって行われる。横座標には往路温度が℃で示してあり、 縦座標には第４図と同じように熱ポンプの定格出力及びこれに対応して熱ポンプ の凝縮器若しくは高圧部の最大圧力が示しである。この実施例においてはビヴエ ラントな運転形式に基づき熱ポンプの出力がｌ　Ｑ　ＫＷに制限されており、こ の出力は気候帯に応じて第１の気候帯で２６・ζ−ルの最大の凝縮器目標圧力に 、第２の気候帯で２８パールの最大の凝縮器目標圧力にかつ第３の気候帯で３０ パールの最大の凝縮器目標圧力に対応している。零点５９は加熱装置の２０℃の 往路温度及び１０・ζ−ルの凝縮器圧力において熱ポンプのＱ　ＫＷ　の出力を 生ぜしめることによって得られる。特性曲線Ｘ■からＸ■の最大点６０．６１及 び６２は所定の最大の５５，５δ及び６１℃の往路温度を熱ポンプのｌ　Ｑ　Ｋ Ｗ　の最大出力若しくは最大の圧力目標値に対応させることによって得られる。

特性曲線自体は点６ｏから６１と零点５９との結合線を成している。

実施例として、ｌ　Ｑ　ＫＷＯ熱ポンプ出力において第２の気候帯の熱ポンプの 設置箇所で目下の外気温度に基づき４０　の往路温度が生じていると仮定される 。

これは点６３に対応して、この点には５，３ＫＷの横座標値若しくはほぼ１９パ ール凝縮器−目標圧力が対応させられている。

熱ポンプのタイプに基づき、タイプのそれぞれの最終出力に応じて熱ポンプが選 ばれ、その最大出力が気候帯により設置箇所に見込まれる最低の外気温度に対応 させられかつ凝縮器−目標圧力が規定された後に、さらにガス電磁調節弁６の凝 縮器−目標圧力に相応する位置若しくは溶液ポンプ２２のだめの駆動上−タ２３ の回転数を対応させる必要がある。この対応関係を明らかにするために第６図が 設けである。第６図において横座標には熱ポンプの出力が２０　ＫＷの最大出力 まで示してあり、この出力には別の尺度として第２の気候帯の温度目盛、床暖房 に使用した場合の往路温（ＴＶ及び凝縮器圧力Ｐが対応せしめられている。従っ てこの実施例においては２０　ＫＷの最大出力を有しかつ第２の気候帯に設置さ れた熱ポンプが用いられている。縦座標には濃い溶液ＧＬＰの流過量がｋｇ　／ 　ｈでかつ・々−すへのガス流過量ＶＲＶが７５／ｈで示されている。

ガス流過量のためには特性曲線Ｘ■が、溶液流過量のｌ３ ためには特性曲線ＸＸ　が生ぜしめられる。両方の特性曲線は零点６４若しくは ６５から一定な直線的な部分６６若しくは６７を有しており、これらの部分は屈 曲点６８若しくは６９まで延びている。この範囲でガス電磁弁６若しくは溶液ポ ンプ２３のモータがクロック制御により、変化する・ξルス間隔比で駆動される 。屈曲点６δから特性曲線豆　は直線として最大点７ｏまで達しているのに対し て、特性的！ＸＸ　は放物線に相応する曲線区分を有している。特性曲線１９の 最大点７１は最大点７０と一緒に横座標で熱ポンプの最大出力、ここでは２０　 ＫＷに、気候帯の最低の温度、ここでは−１５℃に、最大の往路温度、ここでは ３９℃に、熱ポンプの高圧部の最大の圧力目標値、ここでは１７５・ζ−ルに対 応させられている。所属の縦座標値は要求される２　０　ｘｗの出力を得るため にこの２０ＫＷの出力若しくは最大の溶液流過量に必要な最大のガス流過量に基 づき生ぜしめられる。従って、例えばちょうど作用している外気温度に基づき３ ５℃の往路温度が必要である場合、点７２及び７３が特性曲線Ｘ■及びＸＸ　上 に与えられる。両方の点が所属の縦座標値に移され、１３５ｋｇ／ｈの溶液流過 量が必要である。この目標流過量に所定のポンプ回転数が対応せしめられている 。さらに点７３はｌ　５．８　ＫＷ　の瞬間出力を得るため及び１５．８・ぐ− ルの凝縮器圧力を維持するために２、２５　ｍ’　／　ｈのガス流過量が必要で あることを示して１４　１１表昭５８−５００３７７（５）いる。従って調整器 の調節値はガス流過量若しくはポンプ２２の駆動モータ２３のための対応する電 圧であり、溶液ポンプの対応する回転数が得られ、これから回転当りの吐出容積 に応じて所定の流過量が規定される。もちろん溶液流過量及びガス流過量のため の表示を別の気候帯、別の最終出力若しくは別の加熱システムのためにも与える ことも可能である。

外気温度と関連したガス電磁弁を通る燃料流過量を示す特性曲線は降下する外気 温度と共に放物線状に上昇する。この場合、目下のガス流過量を最小のガス流過 量から出発して次のような関係式に応じて変化させると有利である： に、外気温度若しくは往路温度若しくは装置の高圧部の圧力に比例する所望の出 力の関数として熱ポンプに供給するガス流過量をｍ／ｈで表わしている。このガ 同じである。このガス流過量は下回れない。それと“いうのはバーナが最大負荷 から零流過量まで連続的には調節可能でないからである。このガス流過量は第１ の近似法でまず、サームＡ（Ｎ−Ｎｍｉ！１）によって表わされた、出力の一次 関数である。この場合、Ａはガス流過量ｍ’／ｈを出力キロワットで割った次元 を有する定数である。定数は次元に関連していて、実施例では（云ぼ号二の値で ある。Ｎは目下の出力ＫＷ　及びＮｍ１ｎ　は１バーナがもはや連続的に調節さ れない点における出力であって、実施例の場合４，５ＫＷ　である。この−次的 な関係はＮｍ１ｎ　からＮｍａｘ　まで修正サームξｖＲＶｍｉｎマイナスξｖ ＲＶによって制限される。この場合ξｖＲｖＩｎｉ。

は、調節可能な最小のガス流過量に相応する外気温度に相応する出力Ｎｍ１ｎ　 Ｏ際の熱化を表わしており、ξｖＲｖはＮｍ１ｎ　の温度若しくはＮｍ１ｎの高 圧に相応するＩＣｍ１ｎ■外気温度から最大の設計温度までに相応するＮｍｆｎ からＮｍａｘ　までのすべての熱化を表わしている。こＣような修正によって、 一定な溶液供給の際の熱比の悪化に基づきガス流過量を介したより多くのエネル ギを供給しなければならないことが考慮される。これは、高圧部の高い圧力及び 高い凝縮゛器温度における発生過程に際して、高圧部の低い圧力及び低い温度に おけると同じ量の冷媒蒸気を発生させるために相応して多く○出力が供給されね ばならないことにある。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　吸着式熱ポンプの高圧部のための圧力ー／温度調整器の目標値を取出すだめ の方法であって、調整器が測定値信号発生器として圧力／温度検出器及び調節部 材として燃料弁若しくは溶液ポンプを有している形式のものにおいて、吸着式熱 ポンプの、消費器（２７）に与えられる最大の出力（ＮＫＬ　）を−次比例の特 性曲線（ｘ、ｎ、ｍ）で気候帯に生じる最低の外気温度（Ｔ）に前調節として対 応させ、次いで最大出力と零との間のそのつどの目標値出力（ＮＫＷ）を測定さ れた外気温度の関数として一次比例で生ゼしぬかつ、これに基づく基準値を調整 器（１０）のための圧力ー／温度目標値に変換することを特徴とする、熱ポンプ の高圧部のだめの圧力ー／温度調整器の目標値を取出すだめの方法。 ２　圧力ー／温度目標値に燃料−及び溶液流過量のための所定の値を対応させる 請求の範囲第１項の方法３　吸着式熱ポンプの最大の出力をビヴエラントな運転 の場合の切換湿度に対応させる請求の範囲第り項若しくは第２項記載の方法。 ４、熱ポンプ、特に吸収式熱ポンプの温度−若しくは圧力調整器の目標値を取出 す方法において、次のような段階。 １　熱ボンゾの最大の出力を熱ポンプの設置箇所で見込まれる最低の温度に対応 させ、 ２　熱ポンプの最小の出力を、加熱を行おうとする最高の外気温度に対応させ、 ３、熱ポンプのだめの消費器として用いられる可能な加熱システムに、一方の点 がシステムの最小の往路温度にかつ、他方のそれぞれの点が気候帯で見込まれる 最小温度に相応した最小の往路温度に相応する曲線を対応させ、 ４、加熱システムの往路温度を熱ポンプの高圧部の所定の圧力−及び温度値に対 応させ、 ５、溶液−及び燃料流過量のだめの値を一緒に熱ポンプの高圧部の圧力ー／温度 目標値に対応させ、かつそれも ６．１００％の溶液流過量を最大の出力に、最小流過ｉ（これを下回った場合熱 ポンプ運転が連続的な運転からパルス間隔運転に移行する）が最大の熱ポンプ出 力の１０％に、 ７．１００％の燃料流過量を最大の熱ポンプ出力に、かつ最小の燃料流過量を熱 ポンプ出力の１０％に、この場合最小と最大のガス流過量間の経過を関係式 に対応させることを特徴とする、熱ポンプの温度−若しくは圧力調整器の目標値 を取出す方法。