NL8005881A

NL8005881A - BIVALENT HEATING DEVICE WITH AN ABSORPTION HEAT PUMP.

Info

Publication number: NL8005881A
Application number: NL8005881A
Authority: NL
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1981-04-28
Also published as: DE2943275A1; FR2468845B3; FR2468845A3

Description

* ÏJ.O. 29431* ÏJ.O. 29431

Bivalente verwarmings-inrichting met een ab s orp ti e-warm t e-pomp.Bivalent heating device with an absolute warmth pump.

De uitvinding heeft betrekking op een bivalente ver warmings -inrichting met een absorptie-waterpomp, waarvan de koude-kring-loop via warmte-uitwisselaars in de condensor en het absorptie-vat is gekoppeld met een verwarmingskringloop, en met een inrich-5 ting waarin de brander van de waterpomp is betrokken voor het doorvoeren van een verdampingsloze warmte-uitwisseling, welke met verhoogd brandervermogen werkzaam is, zodra en zolang de buiten-tempe-ratuur resp. de temperatuur van een andere omgevings-warmtedrager ligt onder een vooraf bepaalde waarde.The invention relates to a bivalent heating device with an absorption water pump, the cold circuit of which is coupled to a heating circuit via heat exchangers in the condenser and the absorption vessel, and to a device in which the burner of the water pump is involved in carrying out an evaporation-free heat exchange, which operates with increased burner power, as soon as and as long as the outside temperature resp. the temperature of another ambient heat carrier is below a predetermined value.

10 Het is bekend, dat warmte-pompen bij lage buiten-temperaturen, bijvoorbeeld onder -3°C, een gering vermogen hebben en niet meer economisch werken. Om deze reden wordt in de regel behalve de warmtepomp een conventionele verwarming aangebracht, die de verhoogde warmte behoefte bij lage buiten-temperaturen dekt. Bij verwarmings-15 inrichtingen met absorptie-warmtepompen is het bekend om de koude-kringloop van de warmtepompen stil te zetten en de verwarmings-energie slechts via de oplossings-kringloop en de in het absorptie-vat liggende warm-water warmte-uitwisselaar over te dragen (Duits octrooischrift 27 58 773)· Daarbij wordt het rendement van de ver-20 warmings-inrichting echter nadelig beinvloed door de verliezen van de oplossings-kringloop.It is known that heat pumps at low outside temperatures, for example below -3 ° C, have a low power and no longer operate economically. For this reason, in addition to the heat pump, a conventional heating is usually provided, which covers the increased heat requirement at low outside temperatures. In heating installations with absorption heat pumps it is known to stop the cold cycle of the heat pumps and to transfer the heating energy only via the solution cycle and the hot water heat exchanger in the absorption vessel. (German Patent 27 58 773) · However, the efficiency of the heating device is adversely affected by the losses of the solution cycle.

Bij een andere bekende verwarmingsinrichting met een absorptie-warmtepomp wordt ervoor gezorgd dat de warmtepomp bij lage buitentemperaturen volgens een verdampings-condensatie-proces werkt, waar-25 bij alleen het koelmiddel zich in de circulatie bevindt (Duits octrooischrift 27 48 415)· Voor dit doel wordt eerst het koelmiddel uit het oplosmiddel gedreven en tijdelijk opgeslagen in de condensor. Daarna wordt het oplosmiddel in de uitdrijver verdampt en overgevoerd naar het absorptievat. Aan het einde van dit proces wordt de brander stil 30 gezet. Dan wordt het tijdelijk in de condensor opgeslagen koelmiddel teruggepompt naar de uitdrijver en de brander weer ingeschakeld, waarbij zich in de kringloop-uitdrijver-condensor het genoemde verdampings-condensatie-proces onder warmte afgifte aan de warm-water warmte-uitwisselaar in de condensor afspeelt. Bij deze inrichtingen 35 zijn aanzienlijke schakelings- en besturingshandelingen nodig, om de overgang vanaf de ene naar de andere verking van de warmtepomp tot stand te brengen, waarbij ook het tijdelijk stil zetten van de brander nadelig kan zijn.Another known heating device with an absorption heat pump ensures that the heat pump operates at low outside temperatures according to an evaporative condensation process, where only the refrigerant is in circulation (German Patent 27 48 415). The target is first expelled from the solvent and temporarily stored in the condenser. The solvent is then evaporated in the expeller and transferred to the absorber. At the end of this process, the burner is stopped. Then the refrigerant temporarily stored in the condenser is pumped back to the extruder and the burner is switched on again, the aforementioned evaporative condensation process taking place in the condenser-evaporator condensation process under heat to the hot-water heat exchanger in the condenser . Considerable switching and control operations are required in these devices 35 to effect the transition from one heat pump to the other, while also temporarily stopping the burner can be disadvantageous.

80 0588 1 280 0588 1 2

De uitvinding heeft tot doel bovengenoemde nadelen te vermijden en volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat aan de brander van de warmtepomp een warmte-uitwisselaar is toegevoegd waardoor het warme water stroomt, welke warmte-uitwisselaar bij het ver-5 dampingsloze warmte-uitwisselings-proces door de brander zonder tussenschakeling van de koude-kringloop is verwarmd en in plaats van de warmte-uitwisselaars in het absorptievat en de condensor in het ver-warmingsnet is geschakeld.The object of the invention is to avoid the above-mentioned drawbacks, and according to the invention this object is achieved in that a heat exchanger is added to the burner of the heat pump, through which the hot water flows, which heat exchanger in the evaporation-free heat exchange process is heated by the burner without intervening in the cold circuit and instead of the heat exchangers in the absorber and condenser is connected in the heating network.

De inrichting volgens de uitvinding heeft het voordeel, dat tij-10 dens het verdampingsloze proces van de warmtepomp noch de koude-noch de .oplossings .-kringloop deelneemt aan de warmte-overdracht, waardoor het rendement van de warmte-overdracht kan worden verhoogd en kan worden bespaard op aandrijf-energie voor de oplossingspomp.The device according to the invention has the advantage that, during the evaporation-free process of the heat pump, neither the cold nor the solution cycle takes part in the heat transfer, so that the efficiency of the heat transfer can be increased and Can save on drive energy for the solution pump.

De extra kosten voor besturing zijn naar verhouding gering terwijl 15 ook de overgang van de een op de andere soort van werking naar verhouding snel kan plaats vinden, waarbij een tijdelijk stil zetten van de brander niet nodig is.The additional costs for control are relatively small, while the transition from one to the other type of operation can also take place relatively quickly, whereby a temporary shutdown of the burner is not necessary.

Door de in de onder-conclusies aangegeven maatregelen zijn voordelige verdere uitvoeringsvormen van de in de eerste conclusie 20 aangegeven inrichting mogelijk.Advantageous further embodiments of the device indicated in the first claim 20 are possible through the measures indicated in the sub-claims.

Ben eenvoudige installatie met toepassing van in de verwarmings-techniek gebruikelijke bouwelementen wordt Verkregen, als de aan de brander van de warmtepomp toegevoegde warmte-uitwisselaar evenwijdig aan de serie-schakeling van de beide warmte-uitwisselaars in 25 de condensor en in het absorptievat is geschakeld en een door een omgevings-warmte-aftaster bestuurde klepinrichting afwisselend de warmte-uitwisselaar bij de brander en de beide andere warnrte-uitwisselaars in de condensor en in het absorptievat betrekt in het ver-warmingsnet.A simple installation with the use of building elements customary in heating technology is obtained if the heat exchanger added to the burner of the heat pump is connected parallel to the series connection of the two heat exchangers in the condenser and in the absorber and a valve device controlled by an ambient heat sensor alternately involves the heat exchanger at the burner and the two other heat exchangers in the condenser and in the absorber in the heating network.

30 De aan de brander toegevoerde warmte-uitwisselaar kan direct in de uitdrijver zijn geplaatst en direct door de brander zijn verhit.The heat exchanger supplied to the burner can be placed directly in the expeller and heated directly by the burner.

In dit geval verdient het aanbeveling een terugslagklep in de van de warmte-uitwisselaar naar het verwarmingsnet terugvoerende leiding in te bouwen, via welke de zich eventueel bij de overgang van de 35 warmtepomp-werking vormende damp in het verwarmingsnet kan overgaan.In this case it is recommended to install a non-return valve in the pipe returning from the heat exchanger to the heating network, through which the vapor which may form during the transition from the heat pump operation can pass into the heating network.

Ter vermijding van door de waterverdamping mogelijkerwijs ontstane lawaai kan de aan de brander toegevoerde warmte-uitwisselaar ook buiten de uitdrijver zijn aangebracht. In dit geval is een tus-40 sen-kringloop aan te brengen, die op voordelige wijze met een olie 8005861 3 * t als warmte-transport-medium is gevuld, waarvan het kookpunt ligt boven de bij de warmtepomp-werking heersende temperaturen in de uitdrijver.In order to avoid noise possibly caused by water evaporation, the heat exchanger supplied to the burner can also be arranged outside the expeller. In this case, an intermediate 40 cycle can be provided, which is advantageously filled with an oil 8005861 3 * t as heat transport medium, the boiling point of which is above the temperatures prevailing in the heat pump operation. expeller.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand 5 van de tekening waarin bij wijze van voorbeeld schematisch een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which schematically shows, by way of example, an embodiment of the device according to the invention.

De weergegeven verhittingsinrichting heeft als verwarmingsbron een absorptie-warmtepomp 10, die, zoals gebruikelijk, een uitdrij-10 ver 12 en een absorptievat 14 bezit, die via een leiding 16 voor de arme oplossing en een leiding 18 voor de rijke oplossing met elkaar zijn verbonden. In de leiding 16 is een smoorklep 20 en in de leiding 18 een oplossingspomp 22 gebouwd. Beide leidingen 16 en 18 zijn via een temperatuur-wisselaar 24 voor het verlagen van de niet-Ί5 omkeerbare warmte-verliezen in de oploasings-kringloop geleid. De uitdrijver 12 wordt verhit door een brander 26, die via een regel-klep 28 wordt gevoed met brandstof. Vanaf de uitdrijver 12 voert een leiding 30 het uitgedreven dampvormig koelmiddel naar een condensor 32lawaaraf het vloeibaar gemaakt via een ontspanningsorgaan 20 34 in een verdamper 36 terecht komt, waarin het door opneming van omgevingswarmte verdampt. De verdamper 36 is via een leiding 38 verbonden met het absorptievat 14, waarin het verdampte koelmiddel onder afgifte van warmte in oplossing gaat en daarna door het oplosmiddel via de leiding 18 naar de uitdrijver wordt teruggevoerd.The shown heating device has as a heating source an absorption heat pump 10, which, as usual, has an expulsion unit 12 and an absorption vessel 14, which are connected via a conduit 16 for the lean solution and a conduit 18 for the rich solution . In the line 16 a throttle valve 20 and in the line 18 a solution pump 22 is built. Both lines 16 and 18 are led into the dissolution cycle via a temperature exchanger 24 to reduce the non-reversible heat losses. The expeller 12 is heated by a burner 26, which is supplied with fuel via a control valve 28. From the expeller 12, a conduit 30 conducts the expelled vaporous refrigerant to a condenser 32 from which the liquefied enters an evaporator 36 through a release means 34, in which it evaporates by incorporation of ambient heat. The evaporator 36 is connected via a line 38 to the absorber 14, in which the evaporated refrigerant dissolves with heat release and is then returned to the expeller through the solvent via line 18.

25 De warmtepomp 10 is verbonden met een verwarmingsnet 40, dat een voorloopleiding 42 en een terugloopleiding 44 bezit, waaraan evenwijdig aan elkaar meerdere verhittingslichamen 48 zijn aangesloten. In de tekening is eenvoudigheidshalve slechts één van deze verhittingslichamen 48 weergegeven. In de voorloopleiding 42 is een -30 circulatiepomp 48 voor het verwarmingswater gebouwd. De warmteoverdracht vanaf de warmtepomp 10 naar het verwarmingsnet 40 vindt plaats via twee warmte-uitwisselaars 50 en 52 in een de terugloopleiding 44 met de voorloopleiding 42 verbindend binnenste leidings-deel 54 van de warmtepomp 10. De warmte-uitwisselaar 50 is in het 35 absorptievat 14 en de warmte-uitwisselaar 52 in de condensor 32 van de warmtepomp ingebouwd. Tijdens het in bedrijf zijn wordt in de warmte-uitwisselaar 52 de verdampingswarmte en in de warmte-uitwisselaar 50 de oplossingswarmte van het koelmiddel overgedragen op het verwarmingswater. Ter besturing van de verwarmingsinrichting is een 40 niet weergegeven regelinrichting aangebracht, die de regelklep 28 fln n*; Aft 1 4 van de brander 26, de oplossingspomp 22 en de circulatiepomp 48 voor het verwarmingswater beïnvloedt.The heat pump 10 is connected to a heating network 40, which has a supply line 42 and a return line 44, to which a plurality of heating bodies 48 are connected parallel to each other. For the sake of simplicity, only one of these heating bodies 48 is shown in the drawing. A -30 circulation pump 48 for the heating water is built in the supply line 42. The heat transfer from the heat pump 10 to the heating network 40 takes place via two heat exchangers 50 and 52 in an inner pipe section 54 of the heat pump 10 connecting the return pipe 44 to the supply pipe 42. The heat exchanger 50 is in the absorber 14 and the heat exchanger 52 built into the condenser 32 of the heat pump. During operation, the heat of evaporation 52 in the heat exchanger and the heat of exchange of the coolant in the heat exchanger 50 are transferred to the heating water. A control device (not shown) is provided for controlling the heating device, which control valve 28 fln n *; Aft 1 affects the burner 26, the solution pump 22 and the heating water circulation pump 48.

De regelinrichting heeft een eveneens niet weergegeven tempera-tuur-meetwaardegever, die de temperatuur van de buitenlucht of van 5 een andere, naar de verdamper 36 gevoerde omgevingswarmtedrager aangeeft. Als deze temperatuur ligt onder het voor de werking van de warmtepomp beoogde gebied, bijvoorbeeld -3°C, wordt de verwarming omgeschakeld op verdampingsloze warmte-uitwisseling. Hiertoe is in de uitdrijver 12 een warmte-uitwisselaar 60 aangebracht waardoor 10 verwarmingswater stroomt, welke warmte-uitwisselaar via leidingen 62 en 64 evenwijdig aan de uit de beide warmte-uitwisselaars 50 en 52 van de koude-kringloop gevormde serieschakeling is aangesloten aan het verwarmingsnet 40·The control device has a temperature measuring transducer, also not shown, which indicates the temperature of the outside air or of another ambient heat carrier fed to the evaporator 36. If this temperature is below the range intended for the operation of the heat pump, for example -3 ° C, the heating is switched to evaporation-free heat exchange. For this purpose, a heat exchanger 60 is arranged in the expeller 12, through which heating water flows, which heat exchanger is connected to the heating network via lines 62 and 64 parallel to the series circuit formed by the two heat exchangers 50 and 52 of the cold circuit. 40

Yoor het afwisselend inschakelen van de warmte-uitwisselaar 50, 15 52 respectievelijk 60 in het verwarmingsnet dient een door de regelinrichting bestuurde driewegklep 65, welke in zijn basisstand de stroming van verwarmingswater door de warmte-uitwisselaars 50 en 52 vrij geeft en de stroming door de warmte-uitwisselaar 60 blokkeert.By alternately switching on the heat exchanger 50, 52 and 60 in the heating network, a three-way valve 65 controlled by the control device serves, which in its basic position releases the flow of heating water through the heat exchangers 50 and 52 and the flow through the block heat exchanger 60.

De driewegklep 65 schakelt om, zodra en .zolang de temperatuur-20 meetwaardegever bij de verdamper 36 een onder de vooraf bepaalde waarde liggende temperatuur van de omgevingswarmtedrager meldt. In de vanaf de warmte-uitwisselaar 60 naar het verwarmingsnet 40 terugvoerende leiding 62 is een terugslagklep 66 ingebouwd, via welke in de basispositie van de driewegklep 65 een overdruk in de warmte-uit-25 wisselaar 60 in het verwarmingsnet kan worden verlaagd, en welke daarna een terugstroming van verwarmingswater naar de warmte-uitwisselaar 60 verhindert.The three-way valve 65 switches as soon as and as long as the temperature-measuring transducer reports at the evaporator 36 a temperature of the ambient heat carrier below the predetermined value. A non-return valve 66 is built into the pipe 62, which returns from the heat exchanger 60 to the heating network 40, via which an overpressure in the heat exchanger 60 in the heating network can be reduced in the basic position of the three-way valve 65, and which thereafter prevents backflow of heating water to the heat exchanger 60.

Ha het aanspreken van de driewegklep 65 gaat de verwarming 30 over op verdampingsloze warmte-uitwisseling, waarbij de regelinrichting via de regelklep 28 het vermogen van de brander 26 aanzienlijk verhoogt. Het verwarmingswater circuleert nu door de warmte-uitwisselaar 60, waar tegenover de stroming van verwarmingswater door de warmte-overdragers 50 en 52 is onderbroken. In de warmte-35 uitwisselaar 60 wordt het verwarmingswater direct verwarmd en via deze de toegevoerde warmte-energie uit de uitdrijver 12 afgevoerd.After the activation of the three-way valve 65, the heating 30 switches to evaporation-free heat exchange, the control device via the control valve 28 considerably increasing the power of the burner 26. The heating water now circulates through the heat exchanger 60, opposite to which the flow of heating water through the heat transfer units 50 and 52 is interrupted. In the heat exchanger 60, the heating water is heated directly and the heat energy supplied from it is expelled from the expeller 12.

Aan deze warmte-over dracht neemt noch de koude- noch de oplossings-kringloop deel, zodat ook de oplossingspomp 22 kan worden uitgeschakeld. Als de temperatuur van de omgevingswarmtedrager weer zover 40 stijgt, dat werking van de warmtepomp mogelijk is, wordt de warmte-uitwisselaar 60 in de uitdrijver 12 via de driewegklep 65 uitge- 80 0 5 8 8 1 ' 5 ·» * schakeld, de stroming van verwarmingswater door de warmte-uitwis-selaars 50 en 52 vrij gegeven, het verwarmingsvermogen verminderd en de oplossingspomp weer in bedrijf gezet. Door de temperatuurstijging in de uitdrijver 12 verdampt het zich nog in de warmte-5 uitwisselaar 60 'bevindende verwarmingswater dat via de terugslagklep 66 terecht komt in het verwarmingsnet 40. Door de terugslagklep 66 wordt vervolgens het terugstromen van verwarmingswater in de warmte-uitwisselaar 60 verhinderd.Neither the cold nor the solution cycle participates in this heat transfer, so that the solution pump 22 can also be switched off. When the temperature of the ambient heat carrier rises again to such an extent that the heat pump can be operated, the heat exchanger 60 in the expeller 12 is switched off via the three-way valve 65, the flow of heating water released by the heat exchangers 50 and 52, the heating power is reduced and the solution pump is put back into operation. Due to the temperature rise in the expeller 12, the heating water still present in the heat exchanger 60 'evaporates and flows through the non-return valve 66 into the heating network 40. The non-return valve heating water in the heat exchanger 60 is then prevented from flowing back through the non-return valve 66. .

Ter vermijding van de door de waterverdamping eventueel ontsta-10 ne problemen kan de warmte-uitwisselaar 60 ook buiten de uitdrijver 12 zijn geplaatst en via een bijvoorbeeld met olie gevulde tussen-kringloop door de brander 26 zijn verhit. In vele gevallen kan het ook doelmatig of noodzakelijk zijn, de verbrandingsgasgeleiding in de uitdrijver 12 al naar de soort van werking van de verwarming 15 doelbewust op bepaalde warmte-overdrachtsvlakken te richten respectievelijk de brander 26 uit afzonderlijk bestuurbare deelaggregaten samen te stellen, die elk zijn toegevoegd of aan het oplosmiddel in de uitdrijver of aan de warmte-overdrager 60.In order to avoid the problems possibly arising from the water evaporation, the heat exchanger 60 can also be placed outside the expeller 12 and heated through the burner 26 via an intermediate circuit, for example oil-filled. In many cases it may also be expedient or necessary to purposefully direct the combustion gas conduction in the expeller 12 according to the type of operation of the heater 15 to certain heat transfer surfaces or to assemble the burner 26 from separately controllable sub-assemblies, each of which or to the solvent in the expeller or to the heat transfer 60.

80 05 88 180 05 88 1

Claims

1. Bivalent heating device with an absorption heat pump, the cold circuit of which is connected via heat exchangers in the condenser and the absorption vessel to a heating circuit, and to a device in which the burner of the heat pump is involved for carrying out an evaporation-less heat exchange, which operates with increased burner power, as soon as and as long as the outside temperature or the temperature of another ambient heat carrier is below a predetermined value, characterized in that on the burner (26) of the heat pump 10 (10) a heat exchanger (6θ) has been added through which heating water flows, which heat exchanger is heated by evaporator-free heat exchange by the burner without intervening in the cold circuit and instead of the heat exchangers (50, 52) in the absorber (14) and the condenser (32) is connected in the heating network (40).

Device according to conelusion 1, characterized in that the heat exchanger (60) added to the heat pump burner (26) is parallel to the series connection of the two heat exchangers (52, 50) in the condenser (32) and the absorber 20 (14) is switched, while a valve device controlled by an outside temperature sensor alternately involves the heat exchanger (60) at the burner and the two other heat exchangers (52, 50) in the heating network (40).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger (60) added to the burner (26) is heated directly by the burner.

Device according to claim 3, characterized in that the heat exchanger (60) added to the burner (26) is arranged in the expeller (12) of the heat pump. 30

Device according to claim 3, characterized in that means for bending the flame or combustion gas conduction from the expeller (12) are arranged on the heat exchanger (60).

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that a non-return valve (66) is built into the pipe (62) returning from the heat exchanger (60) at the burner to the heating network. 8005881

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger (6θ) added to the burner is arranged outside the expeller (12) and is coupled to the expeller via an intermediate circuit.

8. Device according to claim 7, characterized in that the intermediate circuit is filled with oil as a heat transport medium.

9. Device according to any one of the preceding claims, with a pump in the solution cycle, characterized in that the pump (22) is stopped in the solution cycle during evaporation-free heat exchange # --- oooOooo --- 80 0588 1