WO2011054348A1 - Kältestation als zentrale hydraulische schaltung und verteilung für sorptionsmaschinen - Google Patents

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WO2011054348A1
WO2011054348A1 PCT/DE2010/001300 DE2010001300W WO2011054348A1 WO 2011054348 A1 WO2011054348 A1 WO 2011054348A1 DE 2010001300 W DE2010001300 W DE 2010001300W WO 2011054348 A1 WO2011054348 A1 WO 2011054348A1
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WO
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sorption
distributor device
machine
components
housing
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PCT/DE2010/001300
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Niels Braunschweig
Sören PAULUSSEN
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Invensor Gmbh
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1058—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system disposition of pipes and pipe connections
    • F24D3/1066—Distributors for heating liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 
    • F24H9/142—Connecting hydraulic components
    • F24H9/144—Valve seats, piping and heat exchanger connections integrated into a one-piece hydraulic unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/1411—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification by absorbing or adsorbing water, e.g. using an hygroscopic desiccant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 

Definitions

  • Cooling station as a central hydraulic circuit and distribution for sorption machines
  • the invention relates to a distributor device that can be connected to a sorption machine, wherein the distributor device connections for hydraulic and / or electrical interconnection of various components with the sorption, at least one pump and other components for driving, measuring, heat exchange, control and / or Has rules of a drive, re-cooling, heating and / or cooling circuit of the sorption and is connected to the sorption by means of pipes, pipes, hoses and / or cables.
  • chillers comprising refrigeration systems, which are generally used for heating and / or cooling of buildings. Chillers realize thermodynamic cycles, in which z. B. heat is absorbed below the ambient temperature and discharged at a higher temperature. These cycle processes in refrigeration machines are essentially identical to the cycle processes in heat pumps. The chiller can therefore also be understood as a heat pump.
  • Known refrigerating machines are, for example, sorption refrigeration systems (eg absorption refrigeration systems or adsorption refrigeration systems), diffusion absorption refrigerating machines, or solids sorption heat pumps and compression refrigeration systems.
  • sorption refrigeration systems eg absorption refrigeration systems or adsorption refrigeration systems
  • diffusion absorption refrigerating machines e.g. diffusion absorption refrigerating machines
  • solids sorption heat pumps and compression refrigeration systems e.g. The drive heat for desorption and the heat absorbed at a low temperature level during cooling create heat sources for sorption chillers. These two heat flows must leave the machines again in order to keep sorption processes running. This is usually achieved by recooling
  • An adsorption chiller consists of an ad / Desorber unit, an evaporator, a condenser and / or a combined evaporator / condenser unit, which are housed in a common container or in separate containers, which then with pipes o. ⁇ .
  • For the Refrigerant flow are interconnected.
  • the advantage of sorption machines over conventional heat pump technology is that the process of adsorptive on / desorption takes place solely by the temperature of the sorbent.
  • the container of the adsorption machine can be hermetically sealed and gas-tight.
  • the adsorption chiller preferably operates in the vacuum range.
  • the adsorption taking place in an adsorption machine describes a physical process in which a gaseous refrigerant (for example water / steam) attaches itself to a solid, energy being transferred from the refrigerant to the solid during the addition.
  • a gaseous refrigerant for example water / steam
  • the desorption of the refrigerant that is, the dissolution of the refrigerant from the solid, again requires energy.
  • the refrigerant which absorbs heat at a low temperature and low pressure and releases heat at a higher temperature and pressure, is selected such that a change in state of aggregation is associated with the adsorption or desorption.
  • adsorbent materials are described in the prior art, which are finely porous and therefore have a very large inner surface.
  • Advantageous materials are activated carbon, zeolites, alumina or silica gel, aluminum phosphates, silica-aluminum phosphates, metal-silica-aluminum phosphates, mesostructure silicates, organometallic scaffolds and / or microporous material comprising microporous polymers.
  • the heat of adsorption and the heat of condensation must be removed from the plant. This is usually done via a flowing heat transfer medium, which transports this heat to a heat sink, for example, to a recooling, which emits the heat to the ambient air.
  • the efficiency of an adsorption machine can be significantly increased by improved heat transfer, which inevitably improves the efficiency of the system.
  • three temperature levels are of crucial importance for sorption heat pumps: a) the temperature level of the heat source driving the desorption process, eg 80 ° C. b) the temperature level of the actual refrigeration or heat to be absorbed by the sorption heat pump eg 10 ° C.
  • the evaporation of the refrigerant is saturated, c) the temperature level of the re-cooling or heat release to the environment, for example 40 °.
  • the condensation and sorption heat generated in the sorption heat pump is dissipated to the environment and thus removed from the sorption heat pump. Accordingly, three circuits are important for the operation of the sorption pump (sorption heat pump or cooling pump): the refrigeration circuit, the recooling circuit and the drive circuit.
  • Sorption machines are often used as refrigeration systems in buildings.
  • the installation of a refrigeration system requires the installation of chiller and other components such as recoolers, space coolers and / or buffers and establishing the connections between these components, including the installation of pumps, shut-off valves and control valve. This often results in unfavorable wiring, causing high flow losses and a high pipe material cost.
  • the object of the invention was therefore to provide a device which allows optimum interconnection, installation and operation of a sorption machine, the device not having the disadvantages or deficiencies of the prior art.
  • the problem is solved by the independent claims.
  • Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.
  • a compact distributor device for sorption machines can be provided which does not have the disadvantages and deficiencies of the prior art and allows a simple and error-minimized installation of the sorption machine, the distributor device having connections for the hydraulic and / or electrical interconnection of various types Comprising components with a sorption and a housing and / or frame, wherein the device is arranged in or on the housing or frame and is connected for operation with the sorption by means of pipes, lines, hoses and / or cables and at least one pump and further components for driving, pumping, exchanging heat, measuring, controlling and / or regulating a drive, recooling, heating and / or cooling circuit of the sorption machine or has prepared the installation thereof.
  • the distributor device can surprisingly also be used for interconnecting hydraulic and / or electrical components, preferably connections of a sorption machine, preferably an adsorption machine.
  • the invention also relates to a compact distributor device, preferably for sorption machines, for simple and error-free installation, comprising connections for hydraulically and / or electrically interconnecting various components with a sorption machine and a housing or frame, the device in or on the housing or frame is arranged and in particular for operation with the sorption by means of pipes, lines, hoses and / or cables can be connected and means for driving, measuring, controlling and / or regulating a drive, sudkssel-, heat and / or refrigeration circuit the sorption machine has.
  • the invention preferably relates to a distributor device for sorption machines, comprising connections for the hydraulic and electrical connection of various components with a sorption machine and a housing and / or frame, the device being arranged in or on the housing or frame and for operation with the sorption machine is connected by means of pipes, lines, hoses and / or cables with this and at least one pump and other components for driving, pumping, measuring, controlling and regulating a drive, recooling, heating and / or cooling circuit of the sorption has or has prepared the installation thereof.
  • a hydraulically and electrically correctly designed and installed circuit is the basis for a functioning mode of operation. In most cases this is determined and implemented by the installer or by the customer himself, independently and without control by others. Thus, e.g. Pumps, mixers, valves, displays, etc. are designed / dimensioned, selected and installed by installers or planners who are often unaware of the effects of misaligned and selected components. In addition, conventional installers are technically overwhelmed with the design and consideration of the interaction of all installed components in the design and selection.
  • the device according to the invention enables a simple and rapid installation of the sorption machine and a connection of this with existing circuits (eg an air conditioning system) or lines.
  • the distributor device can already have at least one pump and further components for driving, pumping, measuring, controlling and / or regulating a drive, re-cooling, heating and / or cooling circuit of the sorption machine, wherein the distributor device also accommodates receptacles for the installation of at least a pump and other components for driving, pumping, measuring, controlling and / or regulating a drive, re-cooling, heating and / or cooling circuit of the sorption machine may have.
  • a receiving device may in particular be a device (eg holding device, slot, module, insert, recess, etc.) which allows attachment of a pump and component and which makes the necessary connections for the pump and component (eg. B. electrical and / or hydraulic connections), so that the pump and component can be easily and quickly integrated into the distributor device and connected to the sorption.
  • a device eg holding device, slot, module, insert, recess, etc.
  • the necessary connections for the pump and component eg. B. electrical and / or hydraulic connections
  • the distributor device according to the invention is not a component of a sorption device. but a separate device, but which is advantageously integrated into the housing of the sorption.
  • the distributor device advantageously already has all relevant connections for the hydraulic and / or electrical connection of the sorption machine to the refrigeration system and via at least one pump.
  • a pump referred to in the context of the invention in particular working machines with which fluids are promoted.
  • liquids, liquid-solid mixtures, pastes and gases can be pumped. It was surprising that, in particular, by integrating a pump into the distributor device, a device can be provided which is acquired independently of the sorption machine, but enables integration thereof into a new or already existing refrigeration system.
  • the invention also relates to a distributor device for sorption machines, comprising connections for the hydraulic and / or electrical connection of various components with a sorption machine and a housing and / or frame, wherein the device is arranged in or on the housing or frame and in particular for operation with the Sorption is connected by means of pipes, lines, hoses and / or cables with this, in particular, and at least one pump and other components for driving, pumping, measuring, controlling and / or regulating a drive, sudkssel-, heat and / or cold - Has circle of the sorption or preferably has prepared the incorporation thereof
  • the circuits preferably comprise the recooling circuit, the refrigerant circuit and the drive circuit, which are connected via the device, for example, with a consumer.
  • the consumer can be, in particular, a room to be cooled or a room to be heated or a recooling device.
  • Merging the various circuits in a central device that performs the measuring, driving, controlling and / or regulating the circuits has numerous advantages over the prior art.
  • the performance of the sorption machine which in the sense of the invention is in particular an adsorption or absorption machine, can be controlled simply and quickly via the device according to the invention.
  • the device also has electrical or electronic components which, for example, provide the user with information about the mode of operation, the degree of efficiency or the heat / cooling capacity of the machine. demonstrate.
  • other components including pumps, volumetric flow displays, temperature displays, expansion vessels, safety devices, filling and emptying devices and similar components are integrated into the device.
  • volume flow displays, temperature displays and / or pressure displays and / or further components, in particular heat exchangers, expansion vessels, safety devices, filling and emptying devices and similar components and / or connections thereof are integrated into the distributor device.
  • the user may make changes to the actual performance, the performance currently provided, depending on a target performance, ie, a performance to be provided by the engine.
  • a target performance ie, a performance to be provided by the engine.
  • the user can resort to the device according to the invention and change the settings of the sorption machine via it.
  • the device displays are integrated, which inform the user of the current operation of the sorption.
  • the device incorporates pumps, valves, etc. which allow the user to change the actual power.
  • the distributor device has connections which are connected to the corresponding pipes, lines and / or hoses via means known to the person skilled in the art (eg welded fittings, threaded fittings, flanges, fittings, pipe couplings or screwed connections).
  • the pipes, lines or hoses made of metal, plastic, plastic-elastic solids and / or ceramic materials.
  • Preferred variants include steel, stainless steel, cast iron, copper, brass, nickel alloys, titanium alloys, aluminum alloys, plastic, combinations of plastic and metal (composite pipe), combinations of glass and metal (enamel) or ceramic.
  • Several tubes can be non-positively and / or materially connected to each other. Non-positive connections include clamping rings, molded parts, bent pipe sections, screws or nuts Bonded joints include gluing, welding, brazing, pressing, cold welding or vulcanization. It may be preferred to use copper or aluminum as the material for the tubes, whereby the use of stainless steel may also be advantageous since it has high static and dynamic strength values.
  • Plastic pipes comprising polyvinyl chloride are particularly light and flexible and can thus reduce weight. Ceramic materials, including building ceramic materials, have a high stability and long durability. Combinations of the listed materials are particularly advantageous, since thus different material properties can be combined. It may also be preferred, in particular to manufacture the hoses of plastic-elastic solids, in particular rubber.
  • the distributor device is preferably connected to the recooling circuit, the refrigeration circuit, the drive circuit and the sorption machine and can be referred to in the context of the invention, in particular as a refrigeration station. It is preferred that at least one measuring and / or regulating device is installed in the sorption machine and in particular is brought into contact with at least one of the circuits.
  • the measuring and / or regulating device measures in particular physical properties of a volume flow or temperature, pressure and / or flow velocity.
  • a volume flow is understood by the person skilled in the art to mean, in particular, the volume of a medium (eg, refrigerant or heat transfer medium) which moves within a unit of time through a cross section, in particular of a pipe or a pipe section.
  • the total volume flow especially includes the entirety of the volume flows, preferably in one machine.
  • the measuring and / or regulating device is advantageously attached to at least one tube such that, for example, a measuring probe is present in the tube and is in contact with the fluid flowing through the tube.
  • the measured quantities are digitized and as data preferably forwarded to the distributor device or a control device, whereby an optimization of the sorpti- onsmaschine is possible.
  • the measured data - the so-called actual values - be compared with predetermined target values and a possibly existing difference leads to the fact that the control device is adjusted via the distributor device such that preferably the pipe nominal diameter or the cross section the free flow, the pressure and / or the temperature is varied. It is possible such a continuous and substantially trouble-free operation of the machine.
  • the machine can be quickly and easily adapted to different modes of operation.
  • the desired values preferably correspond to values which define a specific mode of operation.
  • the device preferably comprises electrical components or components for measuring, controlling and / or regulating and at least one pump.
  • the electrical or electronic components preferably comprise apparatus or instruments, which in particular allow control and / or control of temperature, pressure, flow, quantity, level, speed or concentration.
  • the device is hydraulically and / or electrically pre-assembled, so that no time has to be spent on ordering and selecting the individual components. In addition, the installation time of the machine can be significantly reduced.
  • the device can easily with a chiller, z. B. a sorpti- onsmaschine be connected.
  • a control is preferably integrated in the device, wherein terminal strips of the sorption machine and control are preferably numbered equal, so that connection errors can be avoided.
  • the operating device and the operating points of the sorption machine connected to the device can be changed by the distributor device. This can be done for example by changing a volume flow, the pressure or the temperature.
  • operating points can designate certain points in the characteristic diagram or on the characteristic of a technical device, preferably a sorption machine, particularly preferably an adsorption chiller or adsorption heat pump, which are adopted on the basis of the system properties and acting external influences and parameters. Examples include the temperatures of the heat sinks and sources or total volume flows in the recooling circuit, in the evaporator or Desorberstrang.
  • the mode of operation within the meaning of the invention preferably designates the mode of operation of the machine. Examples of this are the adaptation of the cycle times of the sorption machine, that is, short cycle times can increase the performance of the machine, whereas longer cycle times lead to higher efficiency.
  • a recooler or a recooling device designates in the sense of the invention, in particular, a device in order to preferably cool the heat transfer fluid, that is, to dissipate the absorbed energy to another fluid or medium.
  • the heat transfer fluid is supplied to the recooler via the recooling circuit.
  • a recooler may include, for example, an air heat exchanger, a geothermal heat exchanger, a swimming pool, a well, or other device for cooling or absorbing heat energy.
  • the volume flow flowing through the machine is preferably a heat transfer fluid, that is to say a fluid which can absorb and deliver energy in the form of heat.
  • Preferred heat transfer fluids include water or brine. These are particularly environmentally friendly and inexpensive to buy.
  • the flow properties of water and brine are optimal for a sorption machine.
  • the refrigeration cycle designates in particular the circuit in which the cold generated by the sorption machine is conducted to the consumers to be cooled.
  • Room cooling units such as cooling fans are connected to the sorption machine.
  • the drive circuit in particular heat sources including solar systems, gas burners, combined heat and power plants, district heating pipes and buffer storage with connected to the sorption machine.
  • the sorption machine is preferably supplied with the required heat for operation.
  • a mixer is in particular a valve, which consists of at least two tubes and enables the mixing of at least two liquids or gases.
  • a mixer is also known to the person skilled in the art under the terms mixing valve, three-way cock and three-way mixer, which are used interchangeably for the purposes of the invention.
  • the mixer allows z. B. the mixture of a cool medium with a hot medium, whereby an adjustment of a defined temperature is possible.
  • the mixer is preferably integrated in the distributor device. It is thus possible, for example, to set a desired temperature of the recooling circuit, refrigeration cycle and / or drive circuit, the setting being achieved via electrical and / or hydraulic components of the distributor device.
  • At least one valve comprising shut-off valve, line regulating valve, three-way or multi-way valve and / or safety valve, is integrated in the distributor device.
  • different valves which can be classified according to their geometric shape, be integrated into, for example, pipes.
  • Valves comprising through valves, corner valves, angle seat valves and / or three-way valves can also be used here.
  • the valves can advantageously be operated by hand, by medium, mechanically or electromagnetically and thus enable an exact and secure control of the volume flows. It was completely surprising that the integration of at least one valve into the distributor device allows a quick and efficient regulation of the sorption machine, the valves also being automatically adjustable and programmable.
  • the housing or the frame of the distributor device is preferably made of a material comprising metal or plastic.
  • a space-saving, clear and shapely distribution device installed in a robust metal housing can be provided.
  • optimum strength of the housing or frame and optimum stability can be achieved.
  • preferred variants include steel, stainless steel, cast iron, copper, brass, nickel alloys, titanium alloys, aluminum alloys, combinations of plastic and metal (composite pipe), combinations of glass and metal (enamel) or ceramic. Ceramic materials, including building ceramic materials, have a high stability and long durability. In addition, weight can be saved by this advantage variant.
  • the housing or the frame may preferably be mounted on a horizontal or vertical plane or a stand and be installed either floor-standing, wall or ceiling-mounted or on other components.
  • an operating and / or display device and / or connections for the hydraulic and / or electrical components are arranged on or in the housing. Buttons, switches, levers or also all forms of displays and buttons can preferably be integrated as the operating device.
  • the distributor device is integrated in and / or connected to a housing of the sorption machine. It was completely surprising that the device can also be integrated into a sorption machine. In this case, the distributor device can be installed in the housing of the sorption machine or be connected to the housing or the frame of the sorption machine. It is also preferred that connections exist between strands of the circuits and that fluid and energy flows between the strands are present or can be exchanged.
  • strands comprise pipes, lines or hoses.
  • the connection can be made in the form of valves whereby the fluid flowing through the strands can flow from one to another circuit.
  • the recooling circuit is connected to the refrigeration cycle or the drive circuit, wherein any connection of the circuits can be produced.
  • a free cooling and / or a thermal antifreeze can be achieved.
  • the connected components can be different be used with the sorption, whereby a switch between eg use of cold and heat is possible.
  • a strand regulating valve is integrated into the distributor device.
  • a strand regulating valve is in particular a flow restrictor. It may also be preferable to integrate flow control or shut-off valves with bypass flow meter.
  • connections are created between the line strands which preferably allow free cooling and / or thermal antifreeze protection or permit other fluid and energy flows between the strands.
  • the strands designate in the context of the invention, the strands of the working group, stuntkühlungsnik, heating or cooling circuit.
  • switching between the strands of wire can take place and the connected components be connected differently to the sorption machine, e.g. between using cold and using heat.
  • the device may be required to contain various components as long as their function, as a collection point of the connection circuits to the sorption or refrigeration system is maintained, or - the refrigeration station may advantageously contain only the hydraulic components, if the electrical control on another Place takes place.
  • FIG. 1 Schematic representation of a distribution device
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a distributor device.
  • three pumps 1, one mixer 2 eg three-way mixer
  • six pump cocks 3, four shut-off ball valves 4 and 3 can be inserted in the distributor device.
  • electrical connections or components may be installed, for example, a motor protection switch (not shown), a relay (not shown), fuses (not shown) and a terminal block (not shown) with the same numbering as the terminal block on a refrigeration system exhibit.
  • FIG. 2 illustrates an interconnection of a preferred distributor device.
  • the distributor device 10 may have electrical and / or hydraulic connections and be connected to a refrigeration machine 9, preferably a sorption machine, particularly preferably an adsorption refrigeration machine.
  • the distributor device is connected to a recooling circuit 7, a drive circuit 8 and a refrigeration circuit 6, wherein the distributor device is preferably completely pre-assembled, wired and ready for connection.
  • the distributor device preferably comprises connections for the hydraulic and / or electrical interconnection of various components with a refrigeration machine, preferably a sorption machine and a housing and / or frame, the device being arranged in or on the housing or frame and for operation with the sorption machine by means of pipes, lines, hoses and / or cables is connected to this and at least one pump and other components for driving, pumping, heat exchange, measuring, controlling and / or regulating a drive, recooling, heating and / or cooling circuit has the sorption machine or has prepared the installation thereof.
  • a refrigeration machine preferably a sorption machine and a housing and / or frame
  • the device being arranged in or on the housing or frame and for operation with the sorption machine by means of pipes, lines, hoses and / or cables is connected to this and at least one pump and other components for driving, pumping, heat exchange, measuring, controlling and / or regulating a drive, recooling, heating and / or cooling circuit has the sorption machine or has prepared the installation thereof.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Verteilervorrichtung, die mit einer Sorptionsmaschine verbindbar ist und zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Komponenten mit der Sorptionsmaschine genutzt werden kann, wobei die Vorrichtung mindestens eine Pumpe (1) und Komponenten zum Antreiben, Messen, Wärmetauschen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist.

Description

Kältestation als zentrale hydraulische Schaltung und Verteilung für Sorptionsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung, die mit einer Sorptionsmaschine ver- bunden werden kann, wobei die Verteilervorrichtung Anschlüsse zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Komponenten mit der Sorptionsmaschine, mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Messen, Wärmetauschen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist und mit der Sorptionsma- schine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln verbunden ist.
Im Stand der Technik sind Kältemaschinen umfassend Kälteanlagen beschrieben, die im Allgemeinen der Beheizung und/oder der Kühlung von Gebäuden dienen. Kältemaschinen realisieren thermodynamische Kreisprozesse, bei denen z. B. Wärme unterhalb der Umgebungstemperatur aufgenommen und bei höherer Tem- peratur abgegeben wird. Diese Kreisprozesse in Kältemaschinen sind im Wesentlichen identisch mit den Kreisprozessen in Wärmepumpen. Die Kältemaschine kann daher auch als eine Wärmepumpe aufgefasst werden. Bekannte Kältemaschinen sind beispielsweise Sorptionskälteanlagen (z. B. Absorptionskälteanlagen oder Adsorptionskälteanlagen), Diffusionsabsorptionskältemaschinen, bzw. Feststoffsorpti- onswärmepumpen sowie Kompressionskälteanlagen. Die Antriebswärme für die Desorption und die aufgenommene Wärme auf niedrigem Temperaturniveau bei der Kälteerzeugung stellen für Sorptionskältemaschinen Wärmequellen dar. Diese beiden Wärmeströme müssen die Maschinen wieder verlassen, um Sorptionsprozesse am Laufen zu halten. Dies wird in der Regel durch Rückkühlung der Kondensati- onswärme und Sorptionswärme an die Umgebung realisiert.
Eine Adsorptionskältemaschine besteht aus einer Ad-/Desorber-Einheit, einem Verdampfer, einem Kondensator und/oder einer kombinierten Verdampfer/Kondensator-Einheit, die in einem gemeinsamen Behälter oder in getrennten Behältern untergebracht sind, welche dann mit Rohren o. ä. für die Kältemittelströ- mung miteinander verbunden sind. Der Vorteil der Sorptionsmaschinen gegenüber konventioneller Wärmepumpentechnik liegt darin, dass der Ablauf der Adsorpti- on/Desorption allein durch die Temperierung des Sorptionsmittels erfolgt. Somit kann der Behälter der Adsorptionsmaschine hermetisch und gasdicht abgeschlossen sein. Bei Verwendung von beispielsweise Wasser als Kältemittel arbeitet die Adsorptionskältemaschine vorzugsweise im Unterdruckbereich. Die in einer Adsorptionsmaschine stattfindende Adsorption beschreibt einen physikalischen Prozess, bei dem sich ein gasförmiges Kältemittel (beispielsweise Wasser/Wasserdampf) an einen Feststoff anlagert, wobei bei der Anlagerung Energie von dem Kältemittel auf den Feststoff übertragen wird. Die Desorption des Kältemittels, das heißt das Lösen des Kältemittels von dem Feststoff, benötigt wiederum Energie. In einer Adsorptionskältemaschine wird das Kältemittel, welches bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt, so gewählt, dass mit der Ad- beziehungsweise Desorption eine Aggregatzustandsänderung einhergeht. Als Adsorptionsmittel sind im Stand der Technik Stoffe beschrieben, die feinporös sind und demzufolge eine sehr große innere Oberfläche besitzen. Vorteilhafte Materialien sind Aktivkohle, Zeolithe, Aluminiumoxid oder Silikagel, Aluminiumphosphate, Silika- Aluminiumphosphate, Metall-Silika-Aluminiumphosphate, Mesostruktur Silikate, Metallorganische Gerüste und/oder mikroporöses Material, umfassend mikroporöse Polymere. Im Prozess der Adsorptionsmaschine muss die Adsorptionswärme und die Kondensationswärme aus der Anlage abgeführt werden. Dies geschieht in der Regel über ein strömendes Wärmeträgermedium, das diese Wärme zu einer Wärmesenke transportiert, z.B. zu einem Rückkühlwerk, welches die Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Wird jedoch die Adsorptionswärme und/oder die Kondensationswärme nicht bzw. schlecht abgeführt, würden die Temperaturen und damit die Drücke innerhalb der Adsorptionsmaschine steigen und der Adsorptionsprozess käme zum Erliegen. Somit kann der Wirkungsgrad einer Adsorptionsmaschine durch eine verbesserte Wärmeübertragung erheblich erhöht werden, was zwangsläufig auch die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessert. Vorzugsweise sind drei Temperaturniveaus von entscheidender Bedeutung bei Sorptionswärmepumpen: a) das Temperaturniveau der den Desorptionsprozess antreibenden Wärmequelle z.B. 80°C. b) dass Temperaturniveau der eigentlichen Kälteerzeugung bzw. der durch die Sorptionswärmepumpe aufzunehmende Wärme z.B. 10°C. Auf diesem Temperaturniveau findet die Verdampfung des Kältemittels satt, c) das Temperaturniveau der Rückkühlung bzw. Wärmeabgabe an die Umgebung z.B. 40°. Auf diesem Temperaturniveau wird die in der Sorptionswärmepumpe entstehende Kondensations- und Sorptionswärme an die Umgebung abgeleitet und so der Sorptionswärmepumpe entzogen. Es sind demgemäß drei Kreisläufe für den Betrieb der Sorptionspumpe (Sorptionswärmepumpe oder -kältepumpe) von Bedeutung: der Kältekreis, der Rückkühlkreis und der Antriebskreis.
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Sorptionsmaschinen offenbart, bei denen das Wärmeträgermedium in der Regel durch einen Strang mit Wärmetauschern (Adsorber oder Kondensator), Hydraulik-Verrohrung, Hydraulik-Komponenten (z.B. Ventile) fließt. So beschreibt beispielsweise die DE 3207 435 A1 eine Steuer- und Regeleinrichtung für eine Sorptionswärmepumpe. Die Steuer- und Regeleinrichtung misst die Temperatur in dem Kreislauf eines Verbraucherfluids und stellt abhängig von der Temperatur die Volumenströme ein. Die Regelung der Ströme erfolgt über ein im Stand der Technik bekanntes 3-Wege- Ventil.
Sorptionsmaschinen werden häufig als Kälteerzeugungsanlagen in Gebäuden eingesetzt. Die Montage einer Kälteerzeugungsanlage erfordert das Aufstellen von Kältemaschine und weiteren Komponenten wie Rückkühlern, Raumkühlgebläsen und/oder Pufferspeichern und das Herstellen der Verbindungen zwischen diesen Komponenten, wozu auch die Installation von Pumpen, Absperrventilen und Regelventil gehört. Dabei entstehen oft ungünstige Leitungsführungen, die hohe Strömungsverluste und einen hohen Rohrleitungs-Materialaufwand hervorrufen.
Die korrekte Auslegung einer Kälteanlage ist ebenso wichtig, wie die Auslegung des Gesamtsystems der Kälteanwendung unter Berücksichtigung aller Einzelkomponen- ten. In den meisten Fällen ist eine Anpassung eines Betriebskonzeptes auf die Anforderungen und Wünsche der Kunden erforderlich. Damit steht die Einbindung und Zusammenführung aller Einzelkomponenten im Vordergrund einer wirtschaftlichen Kälteversorgung. Die Wirtschaftlichkeit ist von großer Bedeutung, denn erst dadurch wird man dem Anspruch auf funktionale und höchstmögliche Primärenergie- und Kosteneinsparung gerecht. Insbesondere bei thermisch angetriebenen Sorptionsund Kälteanlagen ist auf eine optimale Auslegung und Umsetzung zu achten. Da die Temperaturspreizungen aller Kreise sehr gering sind (2-6 K) und die Anlagenperformance in starker Abhängigkeit zum Volumenstrom/Massenstrom steht. Denn das Produkt aus Massenstrom und Temperaturdifferenz ist äquivalent zur Nennleistung (siehe Gleichung 1 ). Die Umsetzung gemäß Auslegungsvereinbarungen kann vereinfacht werden, indem der Anlagenhersteller die Möglichkeit hat, mit einer einfachen Installation den Nutzer unmittelbar zu unterstützen. Im Vorfeld werden zwi- sehen dem Nutzer und dem Hersteller die wesentlichen Absprachen getroffen, so dass individuelle Anwendungsfälle performanceorientiert geplant und direkt vom Hersteller umgesetzt werden.
Nachteilig hierbei ist, dass alle Anlagen und Systemkomponenten lediglich unter festen und geplanten Bedingungen getestet wurden. In der Praxis werden die Anla- gen und Komponenten meist anders installiert als auf dem Teststand. Dadurch ist die hydraulische und elektrische Schaltung eine der häufigsten Fehlerquellen in der praktischen Anwendung von wärme- und kältetechnischen Anlagen. Die meisten Fehler in der hydraulischen und elektrischen Schaltung können, trotz intensiver Kommunikation mit Kunden und Installateuren in der Planungsphase, nicht ausge- schlössen werden. Bei thermisch angetriebenen Kälteanwendungen sind die Temperaturdifferenzen in den verschiedenen Kreisen sehr gering. Für eine bestimmte Antriebs-, Rückkühl- und Kälteleistung, müssen sehr genaue Temperaturwerte eingehalten werden. Als letzte Variable der Gleichung 1 ist es nötig, stark auf die Einhaltung der Nennvolumenströme zu achten.
Q = m - cp - (Atm )
Gleichung 1
Wird die Temperaturdifferenz von 2-6 K um 1 K verändert, hat das eine Auswirkung auf die Leistung zwischen 15 und 50 Prozent. Ist die Temperaturdifferenz korrekt ausgelegt und die Variable„Volumenstrom", respektive„Massenstrom", wird verändert, hat das einen ebenso großen Einfluss auf Leistung und Effizienz der Kältean- läge.
Die Aufgabe der Erfindung war es demgemäß, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine optimale Verschaltung, eine Installation und einen Betrieb einer Sorptionsmaschine ermöglicht, wobei die Vorrichtung nicht die Nachteile oder Mängel des Stands der Technik aufweist. Gelöst wird die Aufgabe durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es war völlig überraschend, dass eine kompakte Verteilervorrichtung für Sorptionsmaschinen bereitgestellt werden kann, die nicht die Nachteile und Mängel des Stands der Technik aufweist und eine einfache und fehlerminimierte Installation der Sorptionsmaschine ermöglicht, wobei die Verteilervorrichtung Anschlüsse zum hyd- raulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Komponenten mit einer Sorptionsmaschine und ein Gehäuse und/oder Rahmen umfasst, wobei die Vorrichtung in oder auf dem Gehäuse oder Rahmen angeordnet ist und für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln mit dieser verbunden wird und mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Wärmetauschen, Messen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist oder den Einbau davon vorbereitet hat.
Es war völlig überraschend, dass eine Vorrichtung eine zentrale Verschaltung und Versorgung der verschiedenen Kreisläufe, die von der Sorptionsmaschine kommen und in diese führen, ermöglicht. Somit kann die Verteilervorrichtung überraschenderweise auch zur Verschaltung von hydraulischen und/oder elektrischen Komponenten, bevorzugt Anschlüssen einer Sorptionsmaschine, bevorzugt einer Adsorptionsmaschine verwendet werden.
Insbesondere betrifft die Erfindung auch eine kompakte Verteilervorrichtung, bevor- zugt für Sorptionsmaschinen, für eine einfache und fehlerminimierte Installation, umfassend Anschlüsse zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Komponenten mit einer Sorptionsmaschine und ein Gehäuse oder Rahmen, wobei die Vorrichtung in oder auf dem Gehäuse oder Rahmen angeordnet ist und insbesondere für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln verbunden werden kann und Mittel zum Antreiben, Messen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist.
Die Erfindung betrifft bevorzugt eine Verteilervorrichtung für Sorptionsmaschinen, umfassend Anschlüsse zum hydraulischen und elektrischen Verschalten verschie- dener Komponenten mit einer Sorptionsmaschine und ein Gehäuse und/oder Rahmen, wobei die Vorrichtung in oder auf dem Gehäuse oder Rahmen angeordnet ist und für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln mit dieser verbunden wird und mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Messen, Steuern und Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist oder den Einbau davon vorbereitet hat.
Eine hydraulisch und elektrisch korrekt ausgelegte und installierte Schaltung ist die Grundlage für eine funktionierende Betriebsweise. Diese wird in den meisten Fällen vom Installateur oder vom Kunden selbst, eigenständig und ohne Kontrolle durch Andere festgelegt und umgesetzt. So werden z.B. Pumpen, Mischer, Ventile, Anzeigen, usw. von Installateuren oder Planern ausgelegt / dimensioniert, ausgewählt und eingebaut, die sich vielfach über die Auswirkungen falsch ausgelegter und aus- gewählter Komponenten nicht im Klaren sind. Außerdem sind herkömmliche Installateure mit der Auslegung und der Berücksichtigung des Zusammenwirkens aller installierter Komponenten bei der Auslegung und Auswahl fachlich überfordert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine einfache und schnelle Installation der Sorptionsmaschine und eine Verbindung dieser mit bestehenden Kreisläufen (z. B. einer Klimaanlage) oder Leitungen. Hierbei kann die Verteilervorrichtung bereits mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Messen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweisen, wobei die Verteilervorrichtung auch Aufnahmevorrichtungen für den Einbau der mindestens einen Pumpe und weiteren Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Messen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweisen kann. Eine Aufnahmevorrichtung kann im Sinne der Erfindung insbesondere eine Vorrichtung (z. B. Haltevorrichtung, Steckplatz, Modul, Einschub, Ausnehmung, usw.) sein, die eine Befestigung einer Pumpe und Komponente ermöglicht und die für die Pumpe und Komponente notwendigen Anschlüsse (z. B. elektrische und/oder hydraulische Anschlüsse) bereitstellt, so dass die Pumpe und Komponente einfach und schnell in die Verteilervorrichtung funktionsfähig integriert und mit der Sorptionsmaschine verbunden werden kann.
Es war völlig überraschend, dass eine Vorrichtung bereitgestellt werden kann, die im Auslieferungszustand nicht mit einer Sorptionsmaschine verbunden ist, aber einfach mit dieser verbunden werden kann und eine effektive Integration der Sorptionsmaschine in eine Kälteanlage ermöglicht. Das heißt, bei der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung handelt es sich nicht um einen Bestandteil einer Sorptionsma- schine, sondern um eine separate Vorrichtung, die jedoch vorteilhafterweise in das Gehäuse der Sorptionsmaschine integrierbar ist. Hierfür verfügt die Verteilervorrichtung vorteilhafterweise bereits über alle relevanten Anschlüsse zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten der Sorptionsmaschine mit der Kälteanlage und über mindestens eine Pumpe. Eine Pumpe bezeichnet im Sinne der Erfindung insbesondere Arbeitsmaschinen, mit denen Fluide gefördert werden. Es können insbesondere Flüssigkeiten, Flüssigkeits-Feststoff-Gemische, Pasten und Gase gepumpt werden. Es war überraschend, dass insbesondere durch eine Integration einer Pumpe in die Verteilervorrichtung eine Vorrichtung bereitgestellt werden kann, die unabhängig von der Sorptionsmaschine erworben wird, aber eine Integration dieser in eine neue oder bereits bestehende Kälteanlage ermöglicht.
Die Erfindung betrifft auch eine Verteilervorrichtung für Sorptionsmaschinen, umfassend Anschlüsse zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Komponenten mit einer Sorptionsmaschine und ein Gehäuse und/oder Rahmen, wobei die Vorrichtung in oder auf dem Gehäuse oder Rahmen angeordnet ist und insbesondere für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln mit dieser verbunden ist, insbesondere wird und mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Messen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kälte- kreises der Sorptionsmaschine aufweist oder bevorzugt den Einbau davon vorbereitet hat
Die Kreisläufe umfassen vorzugsweise den Rückkühlkreislauf, den Kältekreis und den Antriebskreis, die über die Vorrichtung beispielsweise mit einem Verbraucher verbunden sind. Der Verbraucher kann im Sinne der Erfindung insbesondere ein zu kühlender oder ein zu erwärmender Raum oder eine Rückkühlvorrichtung sein. Das Zusammenführen der verschiedenen Kreisläufe in einer zentralen Vorrichtung, die das Messen, Antreiben, Steuern und/oder Regeln der Kreisläufe vornimmt, hat zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die Leistung der Sorptionsmaschine, die im Sinne der Erfindung insbesondere eine Adsorptions- oder Absorpti- onsmaschine ist, kann einfach und schnell über die erfindungsgemäße Vorrichtung gesteuert werden. Hierfür weist die Vorrichtung auch elektrische oder elektronische Komponenten auf, die einem Benutzer beispielsweise Informationen über die Betriebsweise, den Leistungsgrad oder die Wärme- / Kälteleistung der Maschine an- zeigen. Außerdem sind weitere Komponenten umfassend Pumpen, Volumenstromanzeigen, Temperaturanzeigen, Ausdehnungsgefäße, Sicherheitseinrichtungen, Befüll- und Entleereinrichtungen und ähnliche Komponenten in die Vorrichtung integriert. Hierdurch ist eine einfache Steuerung und Kontrolle der Sorptionsmaschine in Bezug auf eine Soll-Leistung möglich. Es ist bevorzugt, dass Volumenstromanzeigen, Temperaturanzeigen und/oder Druckanzeigen und/oder weitere Komponenten, insbesondere Wärmetauscher, Ausdehnungsgefäße, Sicherheitseinrichtungen, Befüll- und Entleereinrichtungen und ähnliche Komponenten und/oder Anschlüsse dafür in die Verteilervorrichtung integriert sind. Der Benutzer kann in Abhängigkeit von einer Soll-Leistung, d. h. einer Leistung, die von der Maschine erbracht werden soll, Änderungen der Ist-Leistung, der derzeit erbrachten Leistung, vornehmen. Der Benutzer kann hierfür auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zurückgreifen und über diese die Einstellungen der Sorptionsmaschine ändern. In die Vorrichtung sind Anzeigen integriert, die dem Benutzer die aktuelle Betriebsweise der Sorptionsmaschine mitteilen. Außerdem sind in die Vorrichtung Pumpen, Ventile usw. integriert, die dem Benutzer eine Änderung der Ist- Leistung ermöglichen.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein von der Sorptionsmaschine kommendes Rohr, Leitung und/oder Schlauch von einem Kreislauf der Sorptionsmaschine stammend, umfassend Rückkühlkreislauf, Kältekreislauf und/oder Antriebskreislauf, für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mit der Verteilervorrichtung verbunden. Die Verteilervorrichtung weist Anschlüsse auf, die mit den entsprechenden Rohren, Leitungen und/oder Schläuchen über dem Fachmann bekannte Mittel (z. B. Schweißfit- tings, Gewindefittings, Flansche, Armaturen, Rohrkupplungen oder Verschraubun- gen) verbunden werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Rohre, Leitungen oder Schläuche aus Metall, Kunststoff, plastisch-elastischen Feststoffen und/oder keramischen Werkstoffen bestehen. Vorzugsvarianten umfassen Stahl, rostfreier Stahl, Gusseisen, Kupfer, Messing, Nickel-Legierungen, Titan-Legierungen, Aluminium-Legierungen, Kunst- stoff, Kombinationen aus Kunststoff und Metall (Verbundrohr), Kombinationen aus Glas und Metall (Email) oder Keramik. Mehrere Rohre können kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Kraftschlüssige Verbindungen umfassen Spannringe, Formteile, verbogene Rohrstücke, Schrauben oder Nie- ten. Stoffschlüssige Verbindungen umfassen Kleben, Schweißen, Löten, Pressen, Kaltschweißen oder Vulkanisieren. Es kann bevorzugt Kupfer oder Aluminium als Material für die Rohre eingesetzt werden, wobei auch die Verwendung von Edelstahl vorteilhaft sein kann, da dieser hohe statische und dynamische Festigkeitswer- te aufweist. Rohre aus Kunststoff, umfassend Polyvinylchlorid, sind besonders leicht und flexible und können somit das Gewicht reduzieren. Keramische Werkstoffe, umfassend baukeramische Werkstoffe, weisen eine hohe Stabilität und lange Haltbarkeit auf. Besonders vorteilhaft sind Kombinationen der aufgeführten Materialien, da somit unterschiedliche Stoffeigenschaften kombiniert werden können. Es kann auch bevorzugt sein, insbesondere die Schläuche aus plastisch-elastischen Feststoffen, insbesondere Kautschuk zu fertigen.
Die Verteilervorrichtung ist vorzugsweise mit dem Rückkühlkreislauf, dem Kältekreislauf, dem Antriebskreislauf und der Sorptionsmaschine verbunden und kann im Sinne der Erfindung insbesondere als Kältestation bezeichnet werden. Es ist bevorzugt, dass mindestens eine Mess- und/oder Regelungsvorrichtung in die Sorptionsmaschine verbaut ist und insbesondere in Kontakt mit wenigstens einem der Kreisläufe gebracht, vorliegt. Die Mess- und/oder Regelungsvorrichtung misst insbesondere physikalische Eigenschaften eines Volumenstroms oder Temperatur, Druck und/oder Strömungsgeschwindigkeit. Unter einem Volumenstrom versteht der Fachmann insbesondere das Volumen eines Mediums (z. B. Kältemittel oder Wärmeträger), das sich innerhalb einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt insbesondere eines Rohres oder einer Rohrstrecke bewegt. Folglich umfasst der Gesamtvolumenstrom vor allem die Gesamtheit der Volumenströme bevorzugt in einer Maschine. Die Mess- und/oder Regelungsvorrichtung ist vorteilhafterweise derart an mindestens einem Rohr befestigt, dass beispielsweise eine Messsonde in dem Rohr vorliegt und mit dem durch das Rohr strömenden Fluid in Kontakt steht. Die gemessenen Größen werden digitalisiert und als Daten bevorzugt an die Verteilervorrichtung oder eine Steuervorrichtung weitergegeben, wodurch eine Optimierung der Sorpti- onsmaschine möglich ist. Vorteilhafterweise ist es auch möglich, die gemessenen Daten zu speichern und für Vergleichsversuche heranzuziehen. Es kann bevorzugt sein, dass die gemessenen Daten - die sogenannten Ist-Werte - mit vorgegeben Soll-Werten verglichen werden und eine ggf. bestehende Differenz dazu führt, dass über die Verteilervorrichtung die Regelungsvorrichtung derart eingestellt wird, dass bevorzugt die Rohrnennweite bzw. den Querschnitt des freien Durchflusses, der Druck und/oder die Temperatur variiert wird. Es ist so ein kontinuierlicher und im Wesentlichen störungsfreier Betrieb der Maschine möglich. Außerdem kann die Maschine schnell und einfach an unterschiedliche Betriebsweisen angepasst werden. Hierfür entsprechen die Soll-Werte bevorzugt Werten, die eine bestimmte Betriebsweise definieren. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt elektrische Bauteile oder Komponenten zum Messen, Steuern und/oder Regeln und mindestens eine Pumpe. Die elektrischen oder elektronischen Komponenten umfassen bevorzugt Apparate oder Instrumente, die insbesondere eine Regelung und/oder Steuerung von Temperatur, Druck, Durchfluss, Menge, Füllstand, Drehzahl oder Konzentration ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es außerdem überraschenderweise möglich, die in der Sorptionsmaschine vorkommenden, im Wesentlichen veränderlichen Größen (wie Temperatur oder Druck) konstant (oder gezielt veränderlich) zu halten, das heißt Störeinflüsse auszugleichen.
Es ist eine frühzeitige und umfassende Vermeidung von Verschaltungsfehlern mög- lieh, wodurch ein konstanter und verlustfreier Betrieb der Maschine sichergestellt wird. Die Vorrichtung wird hydraulisch und/oder elektrisch vormontiert, so dass keine Zeit zur Bestellung und Auswahl der einzelnen Komponenten aufgewendet werden muss. Außerdem kann die Installationszeit der Maschine erheblich reduziert werden. Die Vorrichtung kann einfach mit einer Kältemaschine, z. B. einer Sorpti- onsmaschine verbunden werden. Für die elektrische Verschaltung ist vorzugsweise in der Vorrichtung ein Steuerelement integriert, wobei Klemmleisten der Sorptionsmaschine und Steuerelement bevorzugt gleich nummeriert sind, so dass Anschlussfehler vermieden werden können.
Vorteilhafterweise kann durch die Verteilervorrichtung die Betriebsweise und die Betriebspunkte der mit der Vorrichtung verbundenen Sorptionsmaschine geändert werden. Dies kann beispielsweise durch eine Änderung eines Volumenstroms, des Druckes oder der Temperatur erfolgen. Der Fachmann weiß, dass Betriebspunkte bestimmte Punkte im Kennfeld oder auf der Kennlinie eines technischen Gerätes, bevorzugt einer Sorptionsmaschine, besonders bevorzugt einer Adsorptionskältemaschine oder Adsorptionswärmepumpe bezeichnen können, die aufgrund der Systemeigenschaften und einwirkenden äuße- ren Einflüsse und Parameter eingenommen werden. Beispiele hierfür sind die Temperaturen der Wärmesenken und -quellen oder Gesamtvolumenströme im Rückkühlkreis, im Verdampfer oder Desorberstrang.
Die Betriebsweise bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt die Art und Weise der Betriebsführung der Maschine. Beispiele hierfür sind die Adaption der Zyklenzei- ten der Sorptionsmaschine, das heißt, durch kurze Zyklenzeiten kann die Leistung der Maschine erhöht werden, wohingegen längere Zyklenzeiten zu einem höheren Wirkungsgrad führen.
Ein Rückkühler oder eine Rückkühlvorrichtung bezeichnet im Sinne der Erfindung insbesondere eine Vorrichtung, um bevorzugt das Wärmeträgerfluid zu kühlen, das heißt die aufgenommene Energie auf ein anderes Fluid oder Medium abzuführen. Das Wärmeträgerfluid wird über den Rückkühlkreislauf dem Rückkühler zugeführt. Ein Rückkühler kann beispielsweise einen Luftwärmetauscher, ein Erdwärmetauscher, ein Schwimmbad, einen Brunnen oder eine sonstige Vorrichtung zum Kühlen oder zur Aufnahme der Wärmeenergie umfassen. Der durch die Maschine strömen- de Volumenstrom ist bevorzugt ein Wärmeträgerfluid, das heißt ein Fluid, das Energie in Form von Wärme aufnehmen und abgeben kann. Bevorzugte Wärmeträgerflu- ide umfassen Wasser oder Sole. Diese sind besonders umweltfreundlich und günstig bei der Anschaffung. Außerdem sind die Fließeigenschaften von Wasser und Sole für eine Sorptionsmaschine optimal. Zudem bezeichnen beide einen großen Wärmespeicher, wobei die Wärme ebenfalls schnell wieder abgegeben werden kann.
Der Kältekreislauf bezeichnet im Sinne der Erfindung insbesondere den Kreis, in dem die von der Sorptionsmaschine erzeugte Kälte an die zu kühlenden Verbraucher geleitet wird. Über diesen Kreis werden z.B. Raumkühleinheiten wie Kühlge- bläse mit der Sorptionsmaschine verbunden.
Mit dem Antriebskreis werden insbesondere Wärmequellen umfassend Solaranlagen, Gasbrenner, Blockheizkraftwerke, Fernwärmeleitungen und Pufferspeicher mit der Sorptionsmaschine verbunden. Hierüber wird die Sorptionsmaschine bevorzugt mit der benötigten Wärme für den Betrieb versorgt.
Es ist bevorzugt, dass in die Verteilervorrichtung mindestens ein Mischer integriert ist. Ein Mischer ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Ventil, was aus mindes- tens zwei Rohren besteht und die Mischung von mindestens zwei Flüssigkeiten oder Gasen ermöglicht. Dem Fachmann ist ein Mischer auch unter den Begriffen Mischventil, Dreiwegehahn und Dreiwegemischer bekannt, die im Sinne der Erfindung synonym verwendet werden. Der Mischer ermöglicht z. B. die Mischung eines kühlen Mediums mit einem heißen Medium, wodurch eine Einstellung einer definierten Temperatur möglich ist. Der Mischer ist vorzugsweise in die Verteilervorrichtung integriert. Es ist somit beispielsweise möglich, eine gewünschte Temperatur des Rückkühlkreislaufs, Kältekreislaufs und/oder Antriebskreislaufs einzustellen, wobei die Einstellung über elektrische und/oder hydraulische Komponenten der Verteilervorrichtung erreicht werden. Vorteilhafterweise ist mindestens ein Ventil, umfassend Absperrhahn, Strangregulierventil, Drei- oder Mehrwegeventil und/oder Sicherheitsventil in die Verteilervorrichtung integriert ist. Vorteilhafterweise können unterschiedliche Ventile, die nach ihrer geometrischen Form eingeteilt werden können, in beispielsweise Rohre integriert sein. Hierbei können außerdem Ventile umfassend Durchgangsventile, Eckven- tile, Schrägsitzventile und/oder Dreiwegeventile verwendet werden. Durch die Verwendung der Ventile lassen sich die Durchflussmengen in den Rohrleitungen exakt und präzise dosieren, sowie sicher gegen die Umgebung abschließen. Die Ventile können vorteilhafterweise per Hand, per Medium, maschinell oder elektromagnetisch betätigt werden und so eine exakte und sichere Regelung der Volumenströme ermöglichen. Es war völlig überraschend, dass die Integration von mindestens einem Ventil in die Verteilervorrichtung eine schnelle und effiziente Regulierung der Sorptionsmaschine ermöglicht, wobei die Ventile auch automatisch regulierbar und programmierbar sind.
Das Gehäuse oder der Rahmen der Verteilervorrichtung ist vorzugsweise aus einem Werkstoff umfassend Metall oder Kunststoff gefertigt ist. Hierdurch kann eine platzsparende, übersichtliche und formschöne in einem robusten Metallgehäuse installierte Verteilervorrichtung bereitgestellt werden. Außerdem kann eine optimale Festigkeit des Gehäuses oder des Rahmens sowie eine optimale Stabilität erreicht wer- den. Hierbei umfassen Vorzugsvarianten Stahl, rostfreier Stahl, Gusseisen, Kupfer, Messing, Nickel-Legierungen, Titan-Legierungen, Aluminium-Legierungen, Kombinationen aus Kunststoff und Metall (Verbundrohr), Kombinationen aus Glas und Metall (Email) oder Keramik. Keramische Werkstoffe, umfassend baukeramische Werkstoffe, weisen eine hohe Stabilität und lange Haltbarkeit auf. Außerdem kann durch diese Vorteilsvariante Gewicht eingespart werden. Das Gehäuse oder der Rahmen können bevorzugt auf einer horizontalen oder vertikalen Ebene oder einem Ständer befestigt sein und entweder bodenstehend, wand- oder deckenhängend oder an anderen Bauteilen installiert werden. Vorteilhafterweise ist an oder in dem Gehäuse eine Bedien und/oder Anzeigevorrichtung und/oder Anschlüsse für die hydraulischen und/oder elektrischen Komponenten angeordnet sind. Als Bedienvorrichtung können bevorzugt Knöpfe, Schalter, Hebel oder auch alle Formen von Displays und Tasten integriert sein.
Es kann auch bevorzugt sein, dass die Verteilervorrichtung in ein Gehäuse der Sorptionsmaschine integriert und/oder mit dieser verbunden ist. Es war völlig überraschend, dass die Vorrichtung auch in eine Sorptionsmaschine integriert werden kann. Hierbei kann die Verteilervorrichtung in das Gehäuse der Sorptionsmaschine eingebaut sein oder mit dem Gehäuse oder dem Rahmen der Sorptionsmaschine verbunden sein. Es ist auch bevorzugt, dass Verbindungen zwischen Strängen der Kreisläufe bestehen und Fluid- und Energieströme zwischen den Strängen vorliegen oder ausgetauscht werden können. Der Fachmann weiß, dass Stränge Rohre, Leitungen oder Schläuche umfassen. Die Verbindung kann in Form von Ventilen hergestellt werden, wodurch das durch die Stränge strömende Fluid von einem in einen anderen Kreis- lauf strömen kann. Das heißt, es kann bevorzugt sein, dass der Rückkühlkreislauf mit dem Kältekreislauf oder dem Antriebskreislauf verbunden wird, wobei jegliche Verbindung der Kreisläufe herstellbar ist. Hierdurch kann überraschenderweise eine freie Kühlung und/oder ein thermischer Frostschutz erreicht werden. Es kann auch vorteilhafterweise eine Umschaltung zwischen den Strängen erfolgen und die ver- bundenen Komponenten mit unterschiedlichen Kreisen der Sorptionsmaschine umfassend Antriebs-, Rückkühl- und/oder Kältekreis mit der Sorptionsmaschine verbunden werden. Das heißt, die verbundenen Komponenten können unterschiedlich mit der Sorptionsmaschine verwendet werden, wodurch ein Umschalten z.B. zwischen Kältenutzung und Wärmenutzung möglich ist.
Es kann auch bevorzugt sein, dass ein Strangregulierventil in die Verteilervorrichtung integriert ist. Im Sinne der Erfindung ist eine Strangregulierventil insbesondere ein Durchflussbegrenzer. Es kann auch bevorzugt sein Strangregulier- oder Absperrventile mit Bypass-Durchflussmesser zu integrieren.
Weiterhin ist bevorzugt, dass Verbindungen zwischen den Leitungssträngen geschaffen sind, die bevorzugt eine freie Kühlung und/oder thermischen Frostschutz ermöglichen oder sonstige Fluid- und Energieströme zwischen den Strängen ermög- liehen. Die Leitungsstränge bezeichnen im Sinne der Erfindung die Stränge des Arbeitskreis, Rückkühlungskreis, Wärme- oder Kältekreis.
Es kann bevorzugt sein, dass eine Umschaltung zwischen den Leitungssträngen erfolgen kann und die verbundenen Komponenten unterschiedlich mit der Sorptionsmaschine verbunden werden, um z.B. zwischen Kältenutzung und Wärmenut- zung zu wechseln.
Durch die Verteilervorrichtung können folgende Vorteile erreicht werden:
Abgestimmte und fachmännisch und zur Sorptionsmaschine passend ausgewählte und dimensionierte Pumpen, Mischer, Volumenstromanzei- gen und Anschlüsse, hydraulisch vormontiert (spart Installationszeit, spart Zeit zur Bestellung und Auswahl der einzelnen Komponenten), elektrisch vormontiert (spart Installationszeit, spart Zeit zur Bestellung und Auswahl der einzelnen Komponenten), - extra Motorschutz, einfache Verbindung von der Sorptionsmaschine oder Kältemaschine und Steuerelement, da die Klemmleisten gleich nummeriert sind, die häufigsten Fehler in der Auslegung, Umsetzung und Funktion von hydraulischer und elektrischer Systemtechnik werden durch die Kältestation vermieden, platzsparend, übersichtlich und formschön in einem robusten Metallgehäuse installiert, netzsteckerfertig vormontiert, es können eine Vielzahl an hydraulischen und (regelungs-) technischen Varianten in die Vorrichtung integriert werden, für Kälteanwendungen, die ganzjährig im Einsatz sind, kann eine Variante zur Freien Kühlung in der Vorrichtung mitinstalliert werden, für Kälteanwendungen, die im Winter die Heizung unterstützen (Wärme- pumpenbetrieb), kann eine Variante zur Heizungsversorgung in die Vorrichtung mitinstalliert werden, es können Kältekreis-, Rückkühlkreis und Antriebskreispumpen in die Vorrichtung integriert werden, es können Volumenstromanzeigen oder Strangregulierventilen in die Vorrichtung integriert werden, es können Absperrhähnen in die Vorrichtung integriert werden, es können Ausdehnungsgefäße, Befüll- und Entleereinrichtungen, Sicherheitsventile, Druckanzeigen usw. oder Anschlüssen dafür in die Vorrichtung integriert werden,
Entwicklung einer Verteilervorrichtung eigens für thermisch angetriebene Kältemaschinen als Verteiler und Sammler, Anbringung der hydraulischen und elektrischen Bauteile in einem Gehäuse zur vereinfachten Installation und Wartung, die Installation kann ebenso in einem Gehäuse, auf einem Ständerwerk, einer Metallwand oder einer Installationsschiene erfolgen, - die Anschlüsse für den Installateur können außen am Gehäuse oder im
Inneren der Vorrichtung angebracht sein, die Vorrichtung kann bedarfsorientiert verschiedene Bauteile enthalten, solange ihre Funktion, als Sammelstelle der Anschlusskreise an die Sorptionsmaschine oder Kälteanlage, erhalten bleibt oder - die Kältestation kann vorteilhafterweise allein die hydraulischen Komponenten enthalten, wenn die elektrische Regelung/Steuerung an anderer Stelle erfolgt.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung sind: Verbilligung, Vereinfachung, Ersparnis an Zeit, Material, Arbeitsstufen, Kosten oder schwer beschaffbaren Rohstoffen, erhöhte Zuverlässigkeit, Beseitigung von Fehlern, Qualitätshebung, Wartungsfreiheit, größere Effektivität, höhere Ausbeute, Vermehrung technischer Möglichkeiten, Eröffnung eines neuen Gebiets, erstmalige Lösung einer Aufgabe, Möglichkeit der Rationalisierung und/oder Miniaturisierung.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Figuren beispielhaft beschrieben, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein; es zeigt:
Fig. 1 Schematische Darstellung einer Verteilervorrichtung
Fig. 2 Verschaltung einer bevorzugten Verteilervorrichtung
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verteilervorrichtung. In die Ver- teilervorrichtung können beispielsweise drei Pumpen 1 , ein Mischer 2 (z. B. Drei- Wege-Mischer), sechs Pumpenhähne 3, vier Absperrkugelhähne 4 und 3 Durch- flussbegrenzer 5 eingebaut sein oder die Anschlüsse für diese vorgesehen sein. Außerdem können in der bevorzugten Verteilervorrichtung elektrische Anschlüsse oder Bauteile verbaut sein, die beispielsweise einen Motorschutzschalter (nicht dargestellt), ein Relais (nicht dargestellt), Sicherungen (nicht dargestellt) und eine Klemmleiste (nicht dargestellt) mit gleicher Nummerierung wie die Klemmleiste an einer Kälteanlage aufweisen.
Fig. 2 stellt eine Verschaltung einer bevorzugten Verteilervorrichtung dar. Die Verteilervorrichtung 10 kann elektrische und/oder hydraulische Anschlüsse aufweisen und mit einer Kältemaschine 9, bevorzugt einer Sorptionsmaschine, besonders bevor- zugt einer Adsorptionskältemaschine verbunden sein. Hierbei ist die Verteilervorrichtung mit einem Rückkühlkreis 7, einem Antriebskreis 8 und einem Kältekreis 6 verbunden, wobei die Verteilervorrichtung bevorzugt vollständig vormoniert, verkabelt und anschlussfertig ist. Die Verteilervorrichtung umfasst vorzugsweise Anschlüsse zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Kom- ponenten mit einer Kältemaschine, bevorzugt einer Sorptionsmaschine und ein Gehäuse und/oder Rahmen, wobei die Vorrichtung in oder auf dem Gehäuse oder Rahmen angeordnet ist und für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln mit dieser verbunden wird und mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Wär- metauschen, Messen, Steuern und/oder Regeln eines Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist oder den Einbau davon vorbereitet hat.
Bezugszeichenliste
1 Pumpen
2 Mischer
3 Pumpenhähne 4 Absperrkugelhähne
5 Durchflussbegrenzer
6 Kältekreis
7 Rückkühlkreis
8 Antriebskreis 9 Kältemaschine
10 Verteilervorrichtung

Claims

Patentansprüche
1 . Verteilervorrichtung für Sorptionsmaschinen,
umfassend Anschlüsse zum hydraulischen und/oder elektrischen Verschalten verschiedener Komponenten mit einer Sorptionsmaschine und ein Ge- häuse und/oder Rahmen, wobei die Vorrichtung in oder auf dem Gehäuse oder Rahmen angeordnet ist und für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mittels Rohren, Leitungen, Schläuchen und/oder Kabeln mit dieser verbunden wird und mindestens eine Pumpe und weitere Komponenten zum Antreiben, Pumpen, Wärmetauschen, Messen, Steuern und/oder Regeln ei- nes Antriebs-, Rückkühl-, Wärme- und/oder Kältekreises der Sorptionsmaschine aufweist oder den Einbau davon vorbereitet hat.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Mischer in die Verteilervorrichtung integriert ist.
Verteilervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein von der Sorptionsmaschine kommendes Rohr, Leitung und/oder Schlauch von einem Kreislauf der Sorptionsmaschine stammend, umfassend Rückkühlkreislauf, Kältekreislauf und/oder Antriebskreislauf, für einen Betrieb mit der Sorptionsmaschine mit der Verteilervorrichtung verbunden wird.
Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Komponenten Pumpen, Volumenstromanzeigen, Temperaturanzeigen, Ausdehnungsgefäße, Sicherheitseinrichtungen, Befüll- und Entleereinrichtungen und ähnliche Komponenten umfassen.
5. Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Ventil, umfassend Absperrhahn, Strangregulierventil, Drei- oder Mehrwegeventil und/oder Sicherheitsventil in die Verteilervorrichtung integriert ist.
6. Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse oder der Rahmen aus einem Werkstoff umfassend Metall oder Kunststoff gefertigt ist.
7. Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse oder der Rahmen auf einer horizontalen oder vertikalen Ebene oder einem Ständer befestigt ist und entweder bodenstehend, wand- oder deckenhängend oder an anderen Bauteilen installiert wird.
8. Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Gehäuse eine Bedien- und/oder Anzeigevorrichtung und/oder Anschlüsse für die hydraulischen und/oder elektrischen Mittel angeordnet sind.
9. Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verteilervorrichtung in ein Gehäuse der Sorptionsmaschine integriert und/oder mit dieser verbunden ist.
10. Verwendung der Verteilervorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche zur Verschaltung von hydraulischen und/oder elektrischen Komponenten mit einer Sorptionsmaschine.
1 1. Verwendung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Verbindung zwischen Strängen der Kreisläufe besteht und Fluid- und Energieströme zwischen den Strängen vorliegen oder ausgetauscht werden.
12. Verwendung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung zwischen den Strängen erfolgen kann und die verbundenen Komponenten mit unterschiedlichen Kreisen der Sorptionsmaschine umfassend Antriebs-, Rückkühl- und Kältekreis mit der Sorptionsmaschine verbunden werden.
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