WO2011054950A2 - Wärmepumpe nach dem adsorptionsprinzip - Google Patents

Wärmepumpe nach dem adsorptionsprinzip Download PDF

Info

Publication number
WO2011054950A2
WO2011054950A2 PCT/EP2010/066982 EP2010066982W WO2011054950A2 WO 2011054950 A2 WO2011054950 A2 WO 2011054950A2 EP 2010066982 W EP2010066982 W EP 2010066982W WO 2011054950 A2 WO2011054950 A2 WO 2011054950A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
hollow elements
heat
heat pump
pump according
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/066982
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011054950A3 (de
Inventor
Roland Burk
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr Gmbh & Co. Kg filed Critical Behr Gmbh & Co. Kg
Priority to EP10775811A priority Critical patent/EP2496895A2/de
Priority to RU2012123400/06A priority patent/RU2547546C2/ru
Priority to CN2010800517200A priority patent/CN102713471A/zh
Priority to BR112012010798A priority patent/BR112012010798A2/pt
Priority to US13/508,208 priority patent/US9416998B2/en
Priority to JP2012535882A priority patent/JP5849359B2/ja
Publication of WO2011054950A2 publication Critical patent/WO2011054950A2/de
Publication of WO2011054950A3 publication Critical patent/WO2011054950A3/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/04—Heat pumps of the sorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F25B17/083—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt with two or more boiler-sorbers operating alternately
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/28—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves specially adapted for sorption cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2507—Flow-diverting valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Definitions

  • the invention relates to a heat pump according to the preamble of claim 1.
  • WO 2007/068481 A1 describes an adsorption heat pump which comprises a plurality of hollow elements each having an adsorption desorption region and an evaporation condensation region or phase change region.
  • the Hohie! Emenie be flowed at each of the area with a heat-transporting fluid wherein the shading 'of the hollow elements ' with respect to the F-suidbeströmung is cyclically changed by means of valve assemblies.
  • the temperature deviation is understood here to mean the temperature interval in the cleaning process or between a low-temperature heat source (Q) and a medium-temperature heat sink (MS), ie, in the case of use as cooling device, the lowest possible evaporator temperature and / or high recooling temperature (or condensation temperature) and adsorption temperature).
  • Q low-temperature heat source
  • MS medium-temperature heat sink
  • the temperature rise is understood to mean the temperature interval in the driving process, ie, the temperature difference between a (high-temperature) heat source and a backcooling or a heat sink, in the case of a cooling mode of the recooling temperature; in particular, the ratio can be achieved by the solution according to the invention Increase between temperature and temperature increase, without reducing a loading width of the process too much, so that there is an extended range of application.
  • the invention can also be used to increase the usable heat capacity and thus the thermal G ⁇ P (Coefficient Oef Performance) of the installation for a given temperature lift.
  • each position of the venturi arrangement at least two groups of the plurality of hollow elements are respectively flowed in parallel, wherein of! one of the groups is arranged downstream of a heat exchanger immediately.
  • the heat exchangers are expediently in exchange with respective heat reservoirs at different temperature levels, for example a heat source on the one hand and a recooling reservoir on the other hand.
  • a heat source can be, for example, a soya module or waste heat of a combined cycle power plant.
  • the remindkQhlreservoir may for example be the AuReniuft, the corresponding heat exchanger allows a "dry" heat dissipation to the environment,
  • the number of hollow elements flowed through in parallel corresponds to at least about one quarter, in particular at least about one third, of the total number of hollow elements flowed through.
  • the hollow elements in a variable by means of a particular further Ventiian Aunt fluid circuit are iströmbar by another heat-transporting fluid, whereby the hollow elements
  • the fluid circuit of the phase change side can be completely separated from the adsorber side, wherein for further optimization, different fluids can be used, in concrete cases, the Fluid Vietnameselä . But also be connected to each other, for example, for the purpose of a common and therefore cost-effective use of the same heat exchanger as a heat exchanger.
  • particularly suitable heat-transporting fluids of a heat pump according to the invention Sincl usual water-glycol-Genrtician, if necessary with anti-corrosion additives, as they find inmékrets protestn use.
  • both for the Fiuid Vietnamese the adsorption side and for the Fluid Vietnameseüf the Phasencicseiie each separate VentH arrangement for cyclically alternating flow of the HöhleJemenfe before.
  • both sides are controlled by the same integrated valve order.
  • the invention generally comprises all types of valve arrangements,
  • At least one, in particular each position, of the in particular further valve arrangement at least two of the hollow elements in the phase change region are corroded in parallel by the further fluid, at least two of the hollow elements being flowed serially one after the other, in a preferred but not necessary development it provided that in each position of the particular further valve arrangement, at least two groups of the plurality of hollow elements in the Phasenwechsef Scheme are each flowed parallel from the other fluid, wherein a heat exchanger is at least one of the groups immediately upstream,
  • a heat pump in which both so.rptionsseit.ig and phase alternating each some hollow elements in parallel and some hollow elements are serially flowed.
  • these differently flowed hollow elements should be arranged in a defined phase position relative to the two sides.
  • those hollow elements of a group which are grouted in parallel to each other in their sorption regions, to be serially inter-serrated on their phase-change line, and vice versa.
  • this assignment can flow on the sorption side in parallel (serially) and in phase sequence serially (paralyzedly) Hollow elements but also a certain phase shift, for example by one or two hollow elements to each other.
  • the time points of a VENTII can 'versteliung be moved by a defined Zeitsehritt each other.
  • At least one of the hollow elements, in particular in its phase change region, is not flown by a heat-transporting fluid.
  • the non-energized hollow element is jeweiis arranged between a group of receiving in the Phasencicbereieh heat and a group of heat-releasing in the phase change region heating elements.
  • the Ventiian- order comprises at least one, in particular exactly one Rotationsventif with a cylindrical shell and a valve body rotatably disposed therein.
  • both the sorption side as well as the Phasenweeh- selseite a separate Veniiianowski assigned but each of which may be similar or identical.
  • the rotary valve has end-side feeders and discharges for connection to the individual hollow elements
  • a generally advantageous construction of a rotary valve of a heat pump provides that the valve body forms at least one annular space, wherein at least two axial channels open into the annular space, which are respectively connected with parallel connected Hohielementen, and wherein at least one radial opening of the Rfngraums is provided is in communication via the annulus with the at least two axial channels.
  • the object of the invention is also geSöst for a heat pump mentioned above by the characterizing features of claim 15.
  • Characterized 'in that at least a first subset of the Hohieiemente downstream of a first circulating pump and a second subset of the hollow elements downstream of a second circulating pump is disposed, can be achieved, inter alia, a particularly effective heat exchange at a given size.
  • the at least one of the subsets comprises at least two Hoblemente, which are arranged parallel to each other downstream of the respective circulation pump, usually a larger number of, for example, 8 or 12 hollow elements may be provided, each of the subsets in a respective Druckete! »Development of two or more of the hollow elements are assigned.
  • the two subsets of hollow elements in the at least one position of the Venülelan extract belong to two separate pitch circles of the fluid.
  • the separate pitch circles can have different numbers of hollow elements, depending on which type of heat source or heat sink the pitch circles are in exchange. For example, if the first pitch is associated with a high temperature heat source (HQ) and the second pitch is associated with a medium temperature heat sink (IVIS), then preferably the number of hoists of the first pitch is less than that of the second pitch.
  • HQ high temperature heat source
  • IVIS medium temperature heat sink
  • the distribution of the Hohieiemente on the two pitch circles is preferably in the ratio between 1: 3 and 1: 1, more preferably between about 2: 5 and about 4: 5. If the total number of hollow elements allows it, a division of about 1: 2 is particularly advantageous.
  • the first subset of Höhlensen belongs to a first pitch of the fluid and the second subset of Hohielementen belongs to a second pitch of the fluid, wherein the two pitch circles via at least one hollow element in conjunction with each other stand.
  • valve arrangement contains cross-sectional adjustments and / or throttle elements for the flow of the individual connected hollow elements, which lead to maximization of the recovered heat.
  • a heat pump according to one of claims 15 to 19 further comprises the characterizing features of one or more of claims 1 to 14 in order to allow further optimizations,
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement of a first embodiment of an emndungsgernä hybrid heat pump.
  • FIG. 2 shows a temperedure pressure diagram with circulatory processes of the sorption side and the phase loop side of the heat pump from FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a scanned schematic view of a rotary valve for controlling a sorption-side fluid contamination of the heat pump from FIG. 1.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a schematic representation of the rotary valve from FIG. 3.
  • Fig. 5 shows a cross section of the Rotationsventäls of Fig, 4 along the line A ⁇ A.
  • FIG. 6 shows a cross-section of the rotary vise of FIG. 4 along the line B-B.
  • FIG. 7 shows a schematic, unrolled view of a rotary valve for controlling a phase change-side fluid feed of the heat pump from FIG. 1, FIG.
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through a schematic representation of the rotary valve from FIG. 7.
  • Fig. 9 shows a circuit arrangement of a second embodiment of an inventive heat pump.
  • FIG. 10 shows a temperature-pressure diagram with circulatory processes of the sorption side and the phase change residues of the heat pump of FIG. 9.
  • FIG. 11 shows a circuit arrangement of a third embodiment of a heat pump according to the invention
  • FIG. 12 shows a circuit arrangement of a fourth embodiment of a heat pump according to the invention.
  • Fig. 13 shows a circuit arrangement of a fifth embodiment of the invention.
  • Fig. 14 show! a circuit arrangement of a sixth embodiment of the invention.
  • FIG. 15 shows a schematic unrolled view of a rotary valve for controlling a sorption-side fluid flow of the heat pump from Flg. 14
  • FIG. 16 shows a schematic, unrolled view of a rotary valve for controlling a phase change-side fluid flow of the heat pump from FIG. 14.
  • Fig. 17 shows the circuits of Flg. 13 to 16 idealized right-hand-shaped process control in the iog p ⁇ 1 / T ⁇ diagram with an increased loading width.
  • the heat pump illustrated functionally in FIG. 1 comprises a plurality of presently 12 hollow elements, which are preferably arranged identically and next to each other. Exact apparatus embodiments of such hollow elements are known and can be found for example in WO 2007/068481 A1.
  • the hollow elements may be formed approximately as hermetically closed longitudinal body, in each case an adsorption center in the end regions! on the one hand and a middle! for storing liquid, for example, kapiiiawitz structures, on the other hand are provided.
  • Each of the 12 hollow elements has a sorption area (SZ1 to SZ 12) shown in the left half of FIG. 1. In the sorption area is in each case an amount of Adsorptionsmitteis such as activated carbon.
  • each of the hollow elements has a phase change region (PZ1 to PZ12) in the form of capillary structures shown in the right half of FIG.
  • Reference numerals in the drawings with numerals 1 to 12 each indicate the numbering of the hollow elements and / or their sorption and phase change regions according to the context of meaning.
  • a defined amount of a working coat in the present case methanol, is enclosed in the hollow elements, so that the working medium can change between the adsorbent and the capillary structures depending on an impressed temperature of the sorption area and / or phase change region.
  • each Ruid Vietnamese concept 101, 102 On the sorption side (g, 1 on the left) and on the PhasenweehselseÜe (Fig. 1 right) each Ruid Vietnamese concept 101, 102 are provided, by means of which the individual sorption and Phasenwechseiberelche the Hohlleiem are istströmsbar with a heat-transporting fluid.
  • a circulation pump 103 per fluid circuit is provided in each case and a valve arrangement, not shown in FIG. 1, by means of which the Hohlleiemente be cyclically indexed with respect to their state in the fluid circuit.
  • the heat pump for air conditioning of living spaces of the heat exchanger 107 corresponds to an evaporator, which is designed to cool an air flow to the temperature level NQ, possibly below a dew point for the simultaneous dehumidification of the air.
  • the heat reservoir MS can then correspond to the outside air.
  • the heat source HG may for example be waste heat of a cogeneration plant or heat of a solar module.
  • the cooling of the air from level MS to level NQ ⁇ "temperature swing" MS-NQ) is then driven by a heat flow from level HG to level S ("temperature boost" HQ-fviS).
  • the circular process shown in an isosteric diagram in FIG. 2 is hereby decomposed into 12 partial steps, which are followed by each cave element in a time-delayed manner. Since the number of sub-processes corresponds to the number of hollow elements, each sub-process currently has a high-level element that passes through it. For reasons of simplicity, the viewing time is selected such that the hollow element number corresponds to the part number. After a specified time interval, each cavity element is incremented by one process step, and so on, until the entire cycle is repeated after 12 steps.
  • regions with parallel flow and serial flow of the hollow elements as well as two non-flow-through hollow elements also exist on the phase change line (evaporation Z condensation zones).
  • phase-change zone is ger-fluid flows with the coming of the iederternperatur-Wvärmequeile NQ Kälteträ ", wherein working fluid at a low evaporation pressure level (V1 ⁇ verdampfi.
  • the pre-cooled sorbent flows through somewhat cooler working fluid and thereby is cooled further up to the state 3 with the absorption of vaporized working fluid.
  • the heat of adsorption arising at a relatively high temperature level is fed to the heat medium which has been heated up relatively well
  • Hohiefement is applied in parallel with the hollow element from process step 5 with the lowest possible temperature of the ⁇ from the recooler 106 (itieltemperatur- heat source MS) coming fluid Since the Phasenwech- selfereieh is acted upon by an even warmer fluid , whereby the evaporation process takes place substantially at the pressure level V3, the Sorptionsbereieh can record even without lowering the temperature further working fluid.
  • the increased fluid temperature of the intermediate circuit ZK of the phase change side was achieved by taking up heat of condensation from process step 11 described later. As a result of the increased adsorption pressure, the adsorption region can absorb further working fluid at a virtually constant temperature.
  • the H element is desorbed at a slightly higher fluid temperature to the state point 10, the phase change region being cooled to the same temperature level K8 in parallel with fluid which has also been cooled back to ambient temperature level (MS).
  • the adsorption region is further desorbed directly with the heat source temperature HQ, while the condensation temperature level of the phase change region is lowered to the level KS. According to FIG. 1, this temperature is set by a precooled heat transfer medium of the separate intermediate circuit ZK. In this case, an essentially isothermal desorption of the adsorption region takes place at process point 12. 12, This process is continued in the next process step by lowering the condensate pressure and temperature levels even further for desorption at the same maximum fluid temperature. This is achieved by applying the phase change region directly to the heat transfer medium of the preferably separate intermediate circuit ZK which has been precooled from the process step 5. This part process step ends when the start state 1 is reached
  • Sorption side serial SZ10 to SZ7 and SZ4 to SZ1.
  • Phase change side serial PZ5 with PZ6 and P211 with PZ12.
  • FIGS. 3 to 6 show various illustrations of a preferred constructional realization of a valve arrangement for controlling the sorption-side fluid circuit 101 in FIG.
  • the valve arrangement is a single rotary valve 108 with a cylindrical jacket 109 and a rotational body 110 arranged therein a shaft 110a i the stationary shell 109 is rotatable, the representation in Fig. 3 is a schematic unrolling of the rotating body 1 10, through which the function is particularly clear.
  • the rotation body per 1 10 has a total of four circumferential annular spaces 111, the eifdieh- about Gl 'obligations 1 12 are sealed against the shell 109 exterior radlaie openings 1 13 connect the Rihgsammlung 1 1 1 to the outside with the respective heat exchangers 105, 106, so that each Inflow and outflow of a heat ⁇ lausehers 105, 108 with exactly one of the four annular spaces. 111 communicates.
  • the rotary body 110 also has axial passageways 114 that completely pass through it. In this case, some of the through-channels can be combined to form a single channel, for example, during the transition of the Hohielernente 1 and 12 to the hollow element 10 (see FIG. 1).
  • the rotary body also has axial blind channels 1 1.6, which open via inner radial openings 115 in one of the annular spaces 11 1.
  • these junctions are shown as plan views of arrowheads and arrowheads.
  • the cyclically changing shading is carried out by stepwise further rotation of the rotating body 110, which cover end-side openings 117 in the shell 109 alternately with the axial mouths of the passage channels 114 and Saokkanäle 116 in the rotation body, in the region of the frontal cover suitable sealing center! 121, for example, ceramic sealing discs, be provided.
  • Spring means may be provided in a central portion 118 of the rotating body, which presses a first one of the body members 1119 and a second body member 120 away from each other and against the axially front-side sealing means 121, respectively.
  • the connection the through-channels 1 14 in central area 1 18 can be made, for example, via sebum ponds.
  • the branches or merging can be done in a possible embodiment, for example by means of the hose pieces.
  • the numbering of the end-side connections on the jacket 109 corresponds to the connections with the sorption-side hollow elements or the interconnection state according to FIG. 1.
  • FIGS. 7 and 8 show a rotary valve 108 as a valve arrangement of the phase change side, the construction and function are largely analogous to the valve 108 of the sorption side. Due to the different shading the Rotafionsventil 108 has the Phasenwechseiseite a total of seven annular spaces 11 1, each with up to three inner radial openings 115 in the rotary body 1 10. A circulation pump 103 is connected to two of a total of six outer radial openings 13 to circulate the intermediate circuit ZK.
  • Flg. 9 shows a further embodiment of a heat pump according to the invention.
  • three hollow elements are interconnected in parallel here on the sorption side, namely the groups SZ4 to SZ6 and S21 Q to SZ12. This can achieve a further increase in the ratio of temperature lift to temperature boost Sassen.
  • the same groups of hollow elements (PZ4 to PZ6 and PZ10 to PZ12) in the intermediate circuit are connected in series on the phase change side.
  • Fig. 11 shows a third embodiment example in its sorptionsseltigen shading the second Seispiel after Flg. 9 corresponds to phase change soapy, however, there is no longer any intermediate circuit, but instead: all the elements are integrated into a fluid circuit driven by only one circulating pump 103. Furthermore, both parallel and series-connected groups of hollow elements are analogous to the example Fig. 9 before.
  • the example according to FIG. 11 is particularly cost-effective due to the small number of circulating pumps 103. It can be advantageously used in particular if the hollow elements are each constructed from a plurality of submounts and / or high temperature spreads on the external heat exchangers are permitted or desired. This is particularly advantageous when using external heat exchangers in cross-counterflow circuit, preferably for air as the heat source and / or heat sink.
  • Fig. 12 shows a further embodiment in which phasenwechseiseitfg a Verschaitung with only one circulating pump 103 as in.
  • Example of Fig. 1 1 was selected.
  • a combination of two intercommunicating subcircuits was selected, which are circulated by means of exactly two circulating pumps.
  • the coming from one of the heat exchangers 105, 108 fluid mass flow jeweiis divided into three Hohieiemente however, the returns of two of these modules are fed as a connected pitch circle the heat exchanger immediately again.
  • the fluid mass flow only one of the three parallel hollow elements is supplied to the subsequent serially interconnected Hohlelemenfen.
  • Fluiclmassenströme can be largely adjusted to the series and parallel connected groups of Hohielementen, yet can be dispensed with a third circulation pump.
  • FIG. 12 corresponds to the invention at least in the preamble of claims 1 and 5.
  • the shingling and temperature profile is shifted by stepwise rotation of the rotary valves 108 in the direction of decreasing module numbering.
  • attention must be paid to an equidirectional, phase-oriented ' indexing of the two valves 108.
  • Characteristic alier circuits on the one hand, the combination of parallel and serial circuits of Hohlelemenien for the Sorptions Symposiume and optionally the phase change areas.
  • characteristic is the substantially complementary shading of the sorption and the phase change areas alier hollow elements in the sense that sorption side connected in parallel groups of Hohleiementen are connected in series substantially serially and vice versa.
  • hollow element PZ1, PZ7
  • PZ1, PZ7 is not flowed through on the phase change side, at which the process changes from the evaporation process to the condensation process and vice versa, whereby a nearly isosteric pressure and temperature equilibrium occurs on the absorption side.
  • the ratio of temperature stroke to temperature boost (S-NG) / (HQS) varied without reducing the Beladungsbrei ⁇ te of the adsorbent and the desired relative temperature positions of the available heat sources (HQ, NQ) and heat sink (MS) optima! be adjusted.
  • the group of parallel through the middle temperature circuit Hohiiata greater than the group of the high-temperature circuit through which flowed elements.
  • the ratio of the numbers is 3: 5, which is the generally larger kinetics the desorption process in comparison to the adsorption process.
  • the corresponding phase change zones of the hollow elements are also particularly advantageously flowed through in parallel, at least in groups.
  • the first group PZ1-PZ3 again forms a separate circuit with a middle temperature heat sink (MS) and a circulation pump.
  • the second group of hollow elements PZ4-PZ8 is subdivided into two subgroups flowed through in parallel, however in this proceedingsshelspsei memoriil are connected and form a separate circuit with the low-temperature heat source NQ and a second circulation pump 103 of the phase change zone, The defined via a valve arrangement GmbHungsiogik.
  • the fluid connections are incrementally moved upwards in defined time steps with respect to the image, so that each module is assigned cyclically to the circuits of different temperature.
  • the switching times at which the valves are indexed by one position offset in time in such a way that the Schaiizeitpunkfe the valve arrangement for the phase change zones by a defined Zeitinierval! the switching time of the valve arrangement of the sorbent zones takes place later. This takes thermal inertia into account when adjusting the new physical states in the cave elements,
  • Fig. 14 shows a further embodiment similar to Fig. 13, in which the two sorpiions furnishen fluid circuits for the realization of a heat recovery are not completely separated. Rather, the returns of two hollow elements SZ1 and SZ4 are each complementary circuit assigned. These are those Hohiiata that still have a high thermal capacity after ⁇ Ventilumschaitung.
  • hollow element SZ1 is thus connected in series with the hollow elements SZ8, SZ7 and SZ8 connected in parallel and, moreover, the hollow element SZ 4 is connected in series with the hollow elements SZ2, SZ3 and SZ4 connected in parallel, the example according to FIG Invention at least within the scope of claims 1 and 15,
  • phase change zone (see right side of the drawing) of the hollow element PZ4 does not flow through the exemplary embodiment of FIG. 14, so that the hollow element initially performs an adiabatic process change after switching over the corresponding sorption zone.
  • the switching time Done points of the valve for the phase change zone in relation to the switching times of the valve assembly for the sorption zones with a time delay.
  • the aforementioned circuit variants in particular according to FIG. 13 and FIG. 14, likewise have the advantage that the loading width can be substantially increased at the temperature deviation and temperature lookup given by the temperature levels of the heat reservoirs, as indicated by the double arrow. Conversely, this also means, of course, that with a comparable utilized loading width, a better ratio of temperature lift and temperature push can be realized.
  • the sliding of the temperature ranges in particular Kondensatiöns' circular barrel and the evaporator circuit can be used in addition to the associated fluid nikiäufe with larger entry / ⁇ useriesspreteung and relatively low mass flows to operate to adhere pumping and Gebiäse transaction small.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe nach dem Adsorptionsprinzip, umfassend eine Mehrzahl von jeweils ein Adsorptionsmittel aufweisenden Hohlelementen, wobei in den Hohlelementen jeweils ein Arbeitsmittel eingeschlossen und zwischen dem Adsorptionsmittel und einem Phasenwechselbereich verlagerbar ist, wobei die Hohlelemente in einem mittels einer Ventilanordnung (108) veränderlichen Fluidkreislauf (101) durch ein wärmetransportierendes Fluid beströmbar sind, wodurch die Hohlelemente im Bereich des Adsorptionsmittels mit dem Fluid in thermischen Kontakt gebracht werden, wobei die Beströmung der Hohlelemente mit dem Fluid zyklisch wechselt, wobei in zumindest einer, insbesondere jeder Stellung der Ventilanordnung wenigstens zwei der Hohlelemente parallel von dem Fluid beströmt werden, wobei wenigstens zwei der Hohlelemente seriell nacheinander beströmt werden.

Description

Wärmepumpe nach dem Adsorptionsprinzip
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
WO 2007/068481 A1 beschreibt eine Ädsorptionswärmepumpe, die aus mehreren Hohlelementen mit jeweils einem Ädsorptions-Desorpiionsbereich und einem Verdampfungs-Kondensations-Bereich bzw. Phasenwechselbe- reich bestehen. Die Hohie!emenie werden an jedem der Bereich mit einem wärmetransportierenden Fluid beströmt wobei die Verschattung' der Höhlelemente 'bezüglich der F-suidbeströmung mittels Ventilanordnungen zyklisch verändert wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wärmepumpe nach dem Adsorptionsprinzip anzugeben, für die ein besonders breiter Einsatzbereich ermöglicht ist. Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Wärmepumpe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die parallele Beströmung einiger der Hohfeiemente im Bereich des Ädsorptionsmittels (Sorptionsseite der Wärmepumpe) kann eine westgehende Angleichung der sorptionsseitigen Temperaturen dieser Hohlelemente erreicht werden, wodurch der zugrunde liegende thermodynamische reisprozess aufgeweitet wird.
Dies kann zum Beispiel dazu genutzt werden, den Temperaturhub der Wär- mepumpe zu vergrößern. Insbesondere kann dabei ein relativ kleiner Temperaturschub vorliegen. Unter dem Temperaturhub wird dabei der Temperaturabstand im utzprozess bzw, zwischen einer Niedertemperatur- Wärmequelle ( Q) und einer Mitteltemperatur-Wärmesenke (MS) verstanden, also etwa im Falle des Einsatzes als Kühlvorrichtung eine möglichst niedrige Verdampfertemperatur und/oder hohe Rückkühltemperatur (bzw. Kondensationstemperatur und Adsorptionstemperatur). Unter dem Temperaturschub wird dabei der Temperaturabstand im treibenden Prozess verstanden, also etwa der Temperaturabstand zwischen eine (Hochtemperatur- )Wärmequelle und einer Rückkühfung bzw. einer itieltemperatur» Wärmesenke, im Falle einer Kühlbetriebsart also der Rückkühltemperatur, insbesondere lässt sich durch die erfindungsgemäße Lösung das Verhältnis zwischen Temperaturhub und Temperaturschub vergrößern, ohne eine Beladungsbreite des Prozesses zu sehr zu verkleinern, so dass sich ein erweiterter Einsatzbereich ergibt. Komplementär kann die Erfindung auch dazu genutzt werden, bei gegebenem Temperaturhub die nutzbar 8e.ladun.gs- breite und damit den thermischen GÖP (Coefficient Öf Performance.) der Anlage zu vergrößern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es dabei vorgese- heh, dass In jeder Stellung der Ventlianordnung zumindest zwei Gruppen der Mehrzahl von Hohlelementen jeweils parallel beströmt werden, wobei zumin- des! eine der Gruppen einem Wärmetauscher unmittelbar nachgeordnet ist. Die Wärmetauscher stehen zweckmäßig mit jeweiligen Wärmereservoiren auf verschiedenen Temperaturniveaus im Austausch, zum Beispiel einer Heizquelle einerseits und einem Rückkühlreservoir andererseits, Beispiele 5 einer Heizquelle können etwa ein Soiarmodul oder Abwärme eines Biock- heizkraftwerks sein. Bei dem RückkQhlreservoir kann es sich zum Beispiel um die AuReniuft handeln, wobei der entsprechende Wärmetauscher eine „trockene" Wärmeabfuhr an die Umgebung ermöglicht,
Ü Allgemein vorteilhaft ist es zur Optimierung des Verhältnisses aus Temperaturhub und Temperaturschub vorgesehen, dass die Anzahl der insgesamt parallel beströmten Hohlelemente wenigstens etwa einem Viertel, insbesondere wenigstens etwa einem Drittel der Gesamtanzahl der beströmten Hohlelemente entspricht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es zudem vorgesehen, dass die Hohlelemente In einem mittels einer insbesondere weiteren Ventiianordnung veränderlichen Fluidkreislauf durch ein weiteres wärmetranspoftierendes- Fluid beströmbar sind, wodurch die Hohlelemente
0 im Phasenweehselbereich mit dem weiteren Fluid in thermischen Kontakt gebracht werden, wobei die Besirömung der Hohlelemente mit dem weiteren Fluid zyklisch wechselt. Durch die teilweise parallele Besirömung nicht nur im Adsorptionsbereich, sondern auch im Phasenweehselbereich kann eine weitere Steigerung des Temperaturhubs erreicht werden. Je nach konkreter
5 Ausgestaltung kann der Fluidkreislauf der Phasenwechselseite vollständig von dem der Adsorberseite getrennt sein, wobei zur weiteren Optimierung auch unterschiedliche Fluide Verwendung finden können, In konkreten Fällen können die Fluidkreislä.ufe aber auch miteinander verbunden sein, zum Beispiel zum Zweck einer gemeinsamen und somit kostengünstigen Nutzung j desselben Wärmetauschers als Rückkühler. Beispiele für besonders geeignete wärmetransportierende Fluide einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe sincl übliche Wasser-Glykol-Genrtische, gegebenenfalls mit Korrosionsschutz- Additiven, wie sie in Kühlkretsläufen Verwendung finden.
Zweckmäßig liegt sowohl für den Fiuidkreisiauf der Adsorptionsseite als auch für den Fluidkreislaüf der Phasenwechselseiie eine jeweils separat VentH- anordnung zur zyklisch wechselnden Beströmung der HöhleJemenfe vor. Es Ist aber allgemein auch denkbar, dass beide Seiten von derselben Integrierten Ventilenordnung angesteuert werden. Die Erfindung umfasst aligemein sämtliche Bauformen von Ventilanordnungen,
Be einer bevorzugten Detailgestaltung werden in zumindest einer, insbesondere Jeder Stellung der insbesondere weiteren Ventilanordnung wenigstens zwei der Hohlelemente im Phasenwechse!bereich parallel von dem weiteren Fluid beströrnt, wobei wenigstens zwei der Hohlelemente seriell nacheinander beströmt werden, in bevorzugter, aber nicht notwendiger Weiterbildung ist es dabei vorgesehen, dass in jeder Stellung der Insbesondere weiteren Ventilanordnung zumindest zwei Gruppen der Mehrzahl von Hohlelementen im Phasenwechsefbereich jeweils parallel von dem weiteren Fluid beströmt werden, wobei ein Wärmetauscher zumindest einer der Gruppen unmittelbar vorgeordnet ist,
Besonders effektiv im Sinne der Erfindung ist eine Wärmepumpe, bei der sowohl so.rptionsseit.ig als auch phasenwechselseitig jeweils einige Hohlele- mente parallel und einige Hohlelemente seriell beströmt werden. Dabei soll- ten diese verschieden beströmten Hohlelemente in einer definierten Phasenlage bezüglich der beiden Seiten angeordnet sein. So können besonders vorteilhaft diejenigen Hohlelemente einer Gruppe, die i ihren Sorptionsbereichen paraliei zueinander beströrnt werden, auf ihrer Phasenwechselseiie jeweils seriell zueinander beströrnt werden und umgekehrt. Zur Feinoptimie- rung der Funktion der Wärmepumpe kann diese Zuordnung von sorptions- seitig parallel (seriell) und phasenwechseiseitlg seriell (paraliei) beströmten Hohlelementen aber auch eine gewisse Phasenverschiebung, zum Beispiel um ein oder zwei Hohlelemente, zueinander aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Zeitpunkte einer Ventii'versteliung um einen definierten Zeitsehritt zueinander verschoben werden. Damit kann der thermischen Trägheit des Systems Rechnung getragen werden,
Bei einer bevorzugten Äusführungsform der Erfindung ist in einer gegebenen Stellung der VentHanordnung eine Teilmenge der Hohlelemenie zu einem Teükreisfauf verschaltet, wobei das wärmetransportierende Fluid von einer zusätzlichen Umwälzpumpe über den Teükreisfauf umgewälzt wird. Hierdurch wird allgemein ein Freiheitsgrad geschaffen, um die assenströme der verschiedenen Gruppen von parallel und seriell durchströmten Hohleiementen zumindest teilweise unabhängig voneinander einzustellen. Bei einer ersten möglichen Detailgestaltung liegen Insgesamt zwei Umwälzpumpen vor, wobei ein erster Teilkreislauf von einer ersten Umwälzpumpe umgewälzt wird und ein zweiter Teilkreislauf mit dem ersten Tellkreislauf kommuniziert und von einer zweiten Umwälzpumpe umgewälzt wird. Hierdurch wird ein guter Kompromiss zwischen baulichem Aufwand und Steuerbarkelt der Massenströme erzielt, Zur optimalen Bestimmung der Massenströme für die verschiedenen Gruppen von parallel und seriell durchströmten Hohlelementen kann es aber auch vorgesehen sein, dass insgesamt drei Teiikreisiäufe vorgesehen sind, wobei die Teilkreisläufe separiert sind und jeweils von einer von drei Umwälzpumpen umgewälzt werden.
Bei einer alternativen, kostengünstigen Bauweise kann auch nur eine einzige Umwälzpumpe vorgesehen sein, wobei eine einfache Aufteilung der Massenströme auf die Hohlelemenfe durch Verzweigungen erfolgt.
Bei einer weiter optimierten Äusführungsform einer Wärmepumpe ist zumindest jeweils eines der Hohlelemente insbesondere in seinem Phasenwech- selbereich nicht von einem wärmetransportierenden Fluid beströmt In bevorzugter Detailgestaltung ist dabei das nicht bestromte Hohlelement jeweiis zwischen einer Gruppe von im Phasenwechselbereieh Wärme aufnehmenden und einer Gruppe von im Phasenwechselbereich Wärme abgebenden Hohielementen angeordnet. Hierdurch wird eine acjiaba sche Zone zwischen den Phasenweehselbereichen benachbarter Hohleiemente vo besonders großer Temperaturdifferenz geschaffen, durch die .unerwünschter Wärme- fiuss verringert und der Wirkungsgrad der Wärmepumpe insgesamt verbessert wird.
Bei einer vorteilhaften Äusführungsform der Erfindung umfasst die Ventiian- ordnung zumindest ein, Insbesondere genau ein Rotationsventif mit einem zylindrischen Mantel und einem darin drehbar angeordneten Ventilkörper. Dabei ist im Regelfall sowohl der Sorptionsseite als auch der Phasenweeh- selseite eine eigene Veniiianordnung zugeordnet, die aber jeweils ähnlich oder identisch aufgebaut sein kann.
In bevorzugter Weiterbildung einer einfachen und effektiven Bauform hat das Rotationsventil stirnseitige Zuführungen und Abführungen zur Verbindung mit den einzelnen Hohielementen,
Eine allgemein vorteilhafte Baüform eines Rotationsventils einer Wärmepumpe sieht vor, dass der Ventilkörper zumindest einen Ringraum ausbildet, wobei wenigstens zwei axiale Kanäle in den Ringraum münden, die jeweils mit parallel verschalteten Hohielementen verbunden sind, und wobei zumindest eine radiale Öffnung des Rfngraums vorgesehen Ist, die über den Ringraum mit den wenigstens zwei axialen Kanälen in Verbindung steht. Dies ermöglicht eine einfache Realisierung der Parallelschaltung von Gruppen der Hohlelemente über die axialen Kanäle, wobei zudem die parallel verschaltelen Hohleiemente durch Weiierdrehen des Veniiikörpers durchwechseln. Die radialen Anschlüsse der Ringräume sind zweckmäßig mit Wärmetausehern verbunden, die somit den parallel verschaiteten Hohlelementen je nach Sirömungsrichtung vor- öder nachgeordnet sind. Die Aufgabe der Erfindung wird für eine eingangs genannte Wärmepumpe zudem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 15 geSöst. Dadurch» dass zumindest eine erste Teilmenge der Hohieiemente stromabwärts einer ersten Umwälzpumpe und eine zweite Teilmenge der Hohlelemente stromabwärts einer zweiten Umwälzpumpe angeordnet ist, lässt sich unter anderem ein besonders effektiver Wärmeaustausch bei gegebener Baugröße erzielen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst dabei die zumindest eine der Teilmengen wenigstens zwei Hoblemente, die parallel zueinander stromabwärts der jeweilige Umwälzpumpe angeordnet sind, Zumeist wird eine größere Anzahl von zum Beispiel 8 oder 12 Hohlelementen vorgesehen sein, wobei jeder der Teilmengen in einer jeweiligen Schaltete!» lung zwei oder mehr der Hohlelemente zugewiesen sind. Bei entsprechenden Anforderungen kann es aber auch vorkommen, dass zumindest eine der Teilmengen nur die minimale Anzahl von genau einem Hohleiement umfasst,
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Ist es vergesehen, dass die beiden Teilmengen von Hohlelementen in der zumindest einen Stellung der Venülelanordnung zu zwei voneinander getrennten Teilkreisen des Fluids gehören. Hierdurch wird eine besonders hohe Leistungsdichte der Wärmepumpe ermöglicht, insbesondere bevorzugt können die getrennten Teilkreise dabei verschiedene Anzahlen von Hohlelementen aufweisen, je nachdem, mit welcher Art von Wärmequelle oder Wärmesenke die Teilkreise im Austausch stehen. Stehen zum Beispiel der erste Teilkreis mit einer Hochtemperatur-Wärmequelle (HQ) und der zweite Teilkreis mit einer Mitteltemperatur-Wärmesenke (IVIS) in Verbindung, dann ist bevorzugt die Anzahl der Hohieiemente des ersten Teilkreises kleiner als d e des zweiten Teilkreises. Die Verteilung der Hohieiemente auf die beiden Teilkreise erfolgt bevorzugt im Verhältnis zwischen 1 :3 und 1 :1 , besonders bevorzugt zwischen etwa 2:5 und etwa 4:5. Sofern die Gesamtanzahl der Hohlelemente es erlaubt, ist eine Aufteilung von etwa 1 :2 besonders vorteilhaft Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Teilmenge von Höhlelementen zu einem ersten Teilkreis des Fluids gehört und die zweite Teilmenge von Hohielementen zu einem zweiten Teilkreis des Fluids gehört, wobei die beiden Teilkreise über zumindest ein Hohlelement in Verbindung miteinander stehen. Hierdurch ist zum einen effektiver Wärmetausch und somit eine gute Leistungsdichte gegeben, wobei zudem eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrads- durch eine wärmerückgewinnende Verkuppelung der Teilkreise ermöglicht ist. In besonders bevorzugter Detailgestaltung liegt dabei eine Verbindung von jeweils genau einem der Hohleiemertte der Teilkreise mit dem jeweils anderen Teikreis vor. Dies kann z.B. durch saugseitige Änbindüng des Ausgangs des jeweiligen genau einen Hohlelements mit der Umwälzpumpe des anderen Teilkreises erfolgen.
Weiterhin allgemein vorteilhaft kann es zur Optimierung der Wärmepumpe vorgesehen sein, dass die Ventilanordnung Querschnittsahpassungen und/oder Drosselelemente zur Beströmung der einzelnen angeschlossenen Hohlefemente enthält, die zu einer Maximierung der rückgewonnenen Wärme führen.
Allgemein vorteilhaft ist es vorgesehen, dass eine Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 15 bis 19 ferner die kennzeichnenden Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 14 aufweist, um weitere Optimierungen zu ermöglichen,
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispieien sowie aus den abhängigen Ansprüchen, Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines ersten Ausführungsbeispiels einer emndungsgernäßen Wärmepumpe.
Fig, 2 zeigt ein Temperatür-Druck-Diagramm mit Kreisprozessen der Sorptionsseite und der Phasenweehselseite der Wärmepumpe aus Fig. 1 ,
Fig. 3 zeigt eine scbematische abgerollte Ansicht eines Rotationsventils zur Steuerung einer sorptionsseitigen Fluid beströrnung der Wärmepumpe aus Fig, 1 .
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine schemtatische Darstellung des Rotationsventils aus Fig. 3.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Rotationsventäls aus Fig, 4 entlang der Linie Ä~A.
Fig. 6. zeigt einen Querschnitt des Rotaiionsveftiiis aus Fig. 4 entlang der Linie B-B.
Fig, 7 zeigt eine schematische abgerollte Ansicht eines Rotationsventäls zur Steuerung einer phasenwechselseitigen Fiuidbeströrnung der Wärmepumpe aus Fig. 1 ,
Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch eine schemtatische Darstellung des Rotationsventils aus Fig. 7.
Fig. 9 zeigt ein Schaltungsanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfind ungsgemäßen Wärmepumpe.
Fig. 10 zeigt ein Temperatur-Druck-Diagramm mit Kreisprozessen der Sorptionsseite und der Phasenwechselseste der Wärmepumpe aus Fig. 9.
Fig. 11 zeigt eine Schaltungsanordnung eines dritten Äusführungsbei- Spiels einer erflndungsgemäiien Wärmepumpe,
Fig. 12 zeigt eine Schaltungsanordnung eines vierten Ausführungstaei- spiels einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe. Fig. 13 zeigt eine Schaltungsanordnung eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 14 zeig! eine Schaltungsanordnung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 15 zeigt eine schematische abgerollte Ansicht eines Rotationsventils zur Steuerung einer sorptionsseitigen Fluidbeströmung der Wärmepumpe aus Flg. 14,
Fig. 16 zeigt eine schematische abgerollte Ansicht eines Rotationsventils zur Steuerung einer phasenwechselseitigen Fluidbeströmung der Wärmepumpe aus Fig. 14.
Fig. 17 zeigt die mit den Schaltungen aus Flg. 13 bis 16 angestrebte idealisierte rechteekförmige Prozessführung im iog p ·· 1/T · Diagramm mit einer vergrößerten Beladungsbreite.
Die in Fig, 1 funktionsschematisch dargestellte Wärmepumpe umfasst eine Mehrzahl von vorliegend 12 Hohielementen, die bevorzugt jeweils baugleich und nebeneinander angeordnet sind. Genaue apparative Ausgestaltungen solcher Hohlelemente sind bekannt und können zum Beispiel der WO 2007/068481 Ä1 entnommen werden. Die Hohlelemente können etwa als hermetisch geschlossene Längskörper ausgebildet sein, wobei in den Endbereichen jeweils ein Adsorptionsmitte! einerseits und ein Mitte! zur Speicherung von Flüssigkeit, zum Beispiel kapiiiarische Strukturen, andererseits vorgesehen sind.
Jedes der 12 Hohlelemente hat Jeweils einen in der linken Hälfte der Fig. 1 dargestellten Sorptionsbereich (SZ1 bis SZ 12). In dem Sorptionsbereich befindet sich jeweils eine Menge des Adsorptionsmitteis wie etwa Aktivkohle. Zudem hat jedes der Hohlelemente einen in der rechten Hälfte der Fig. 1 dargestellten Phasenwechseibereich (PZ1 bis PZ12) in Form von kapillarischen Strukturen. in den Zeichnungen enthaltene Bezugszeichen mit Ziffern 1 bis 12 beireffen jeweils die Nummerierung der Hohleiemente und/oder ihrer Sorptions- und Phasenwechselbereiche gemäß dem Sinnzusammenhang.
In den Hohlelementen ist jeweils eine definierte Menge eines Arbeitskittels, vorliegend Methanol, eingeschlossen, so dass das Arbeitsmittel je nach einer aufgeprägten Temperatur des Sorptionsbereichs und/oder Phasenwechsel- bereichs zwischen dem Adsorptionsmittel und den kapillarischen Strukturen wechseln kann.
Auf der Sorptionsseite ( g, 1 links) und auf der PhasenweehselseÜe (Fig. 1 rechts) sind jeweils Ruidkreisläufe 101 , 102 vorgesehen, mittels derer die einzelnen Sorptionsbereiche und Phasenwechseiberelche der Hohleiemente mit einem wärmetransportierenden Fluid beströmbar sind. Hierzu ist jeweils eine Umwälzpumpe 103 je Fluidkreislauf vorgesehen sowie eine in Fig. 1 nicht dargestellte Ventilanordnung, mittels der die Hohleiemente bezüglich ihres Zustande im Fluidkreislauf zyklisc weitergeschaltet werden.
Auf der Sorptionsseite erfolgt neben dem Wärmeaustausch des Fluids mit den Sorptionsbereichen SZ1-SZ12 auch ein Austausch mit einer Wärme» quelle HG (Hoehtemperatur-Wärmereservolr) über einen Wärmetauscher 06 und mit einer Wärmequelle MS (Mitteltemperaiur-Wärmereservoir) über einen Wärmetauscher 108 als Rückkühler.
Auf der PbasenwechseSseiie erfolgt neben dem Wärmeaustausch des Fluids mit den Phasenwechseibereichen PZ1-PZ12 auch ein Austausch mit einer Wärmequelle Q (Niedertemperafur-Wärmereservoir) über einen Wärmetauscher 107 und mit der Wärmequelle MS (Mitteltemperatur- Wärmereservoir) über einen Wärmetauscher 106'. Je nach Ausführungsform können insbesondere die Mitteltemperatur-Wärmequellen identisch sein, zum Beispiel in Form der Umgehungsluft. Die jeweiligen Wärmetauscher 106, 108' können dann baulich integriert sein oder auch als ein einziger Wärmetauscher vorliegen, zum Beispiel unter Verbindung der beiden Fiiiid- kreis laufe 101 , 102.
Bei einem möglichen Einsatz der Wärmepumpe zur Klimatisierung von Wohnräumen entspricht der Wärmetauscher 107 einem Verdampfer, der zur Kühlung eines Luftstroms auf das Temperaturniveau NQ, möglichst unterhalb eines Taupunktes zur gleichzeitigen Entfeuchtung der Luft, ausgebildet ist. Das Wärmereservoir MS kann dann der Außenluft entsprechen. Die Wärmequelle HG kann zum Seispiel Abwärme eines Blockheizkraftwerks sein oder auch Wärme eines Solarmoduls. Letztlich wird dann die Kühlung der Luft vom Niveau MS auf das Niveau NQ {„Temperaturhub" MS-NQ) durch einen Wärmestrom vom Niveau HG zum Niveau S („Temperaturschub" HQ-fviS) angetrieben.
Der in einem Isosterendiagramm dargestellte Kreisprozess in Fig, 2 wird dabei in 12 Teilschritte zerlegt, die von jedem Höhlelement zeitversetzt nacheinander durchlaufen werden. Da die Zahl der Teilprozesse der Hohlelementzahl entspricht, existiert zu jedem Teilprozess gerade ein Hohielemeni das diesen durchläuft. Aus Gründen der Einfachheit wird der Betrachtungszeit- punkt so gewählt, dass die Hohlelementnummer der Teiiprozessnummer entspricht. Nach einem festgelegten Zeitintervall wird jedes Höhlelement um einen Prozessschritt weiter geschaltet und so fort, bis nach 12 Schritten die Wiederholung des gesamten Zyklus erfolgt.
Der Fig. 1 kann entnommen werden, dass das Wärmeträgerfluid die Hohl- elemenie sorptionsseifig teilweise parallel und teilweise in Richtung abnehmender Hohieie.mentnum.mern seriell durchströmt. Dadurch ergibt sich bei den Prozessschritten mit sich ändernder Adsorbertemperatur eine Art Gegenstromschaitung der Hoh elemente (abnehmende Hehjelernentnurn- mern) in Bezug auf die Weiterschaltung der Hohielemente (aufsteigende Hohieiementnummern). Die Hohlelemenie mit gleicher Sorptionstemperatur werden hingegen parallel durchströmt.
Nach der rechten Seite der Fig. 1 existieren auch auf der Phasenwechseisei- te (Verdampfungs-ZKondensationszonen) Bereiche mit paralleler Beströmung und serieller Beströmung der Hohlelemente, sowie zwei nicht durchströmte Hohlelemenie (Nr. 1 u. 7}.
Damit gibt es schaltungstechnisch 4 Bereiche im Fluid Kreislauf 101 der Sorptionszonen {Fig. 1 links) und der Phasenwechselzonen (Flg. 1 rechts), deren Funktion anhand von Fig. 2 erst allgemein und dann detailliert beschrieben werden:
Die Prozessschriite vom Zustand 1 bis zum Zustand 5 in Fig. 2 umfassen einen Wärmeentzug bei abnehmender Temperatur (1 =>2: isostere Abkühlung und 2->5: Isobare Adsorption). Danach schließt sich eine isotherme Wärmeentzugsphase bei zunehmendem Druck bis zum Punkt 7 an (isotherme Adsorption), Die Prozessschriite vom Zustandspunkt 7 bis 1 1 kennzeichnen eine Wärmezufuhr bei zunehmender Temperatur (7~>8: isostere Erwärmung und 8~>11 : Isobare Desorpt n). Danach schließt sich eine isotherme Wärmezufuhrphase bei abnehmendem Druck an, bis der Zustandspunkt 1 wieder erreicht wird (isotherme Desorption).
Die in Fig. 1 in Klammern gesetzten Zusätze zur Bezeichnung der Hohlele- mentbereiehe bedeuten:
-H2: Wärmezufuhr, -Q: Wärmeabfuhr, A: Adsorption, D: Desorption, T; Temperaturwechsel, V: Verdampfung, K: Kondensation, {-}: adiabate Phase, im Folgenden werden die einzelnen 12 Teilprozessschritte längs des Sirö-mungspfades der Sorptionsseite und den parallel ablaufenden Prozessen in der Phasenwechseiseite beginnend mit dem Zustandspunkt 1 detailliert beschrieben;
1 . Dieser Zustand ist durch einen vollständig desorblerten und noch heißen Sorpfionsberefch (8Z1 ) gekennzeichnet, der nachfolgend bei konstanter Beladung (isoster) abgekühlt wird. Dabei wird entsprechend Fig. 1 das vom vorgeschalteten Sorptionsbereich (SZ2) kommende., schon aufgewärmte Wärmeträgeril iid nochmals weiter aufgeheizt, bevor es dann zur Hochtertv pera-turwärmequeile (HQ) zur weiteren Erhitzung geführt wird. Die im Druck- gieichgewichf stehende Phasenweehselzone (PZ1 ) des Hohlelements wird von keinem Wärmeträger beaufschlagt wodurch es sich adiabat vom Zustand V3 auf den Zustand VI (siehe Flg, 2) ohne nennenswerte Verdampfung von Arbeitsmittel abkühlen kann.
2. Beim Erreichen des Prozesseckpunktes 2 wird die Phasenwechselzone mit dem von der iederternperatur-Wvärmequeile NQ kommenden Kälteträ» ger-Fluid durchströmt, wobei Arbeitsmittel auf niedrigem Verdampfungs- druckniveau (V1 } verdampfi. Gleichzeitig wird der vorgekühlte Sorptionsbereich mit etwas kühlerem Arbeitsmittel durchströmt und dadurch weiter bis zum Zustand 3 unter Aufnahme von verdampftem Arbeitsmittel abgekühlt. Die auf noch relativ hohem Temperaturniveau anfallende Adsorptionswärme wird dem schön relati weit aufgewärmten Wärmeträger zugeführt
3. Dieser Ädsorptionsprozess wird bei schrittweise niedrigerer Wärmeträgertemperatur zunächst bis zum Zustandpunkf 4,
4. und im zuvor durchströmten Hohielement schließlich bis zum Zustandspunkt 5 bei konstant tiefer Verdampfungstemperatur, jedoch absinkender Adsorptionstemperatur fortgesetzt. 5. Vom Zustandspunki 5 ausgehend wird das Hoh!element sorptionsseitig entsprechend Fig. 1 direkt mit dem weitgehend auf Umgebungstemperatur (MS) röckgekühiten Fluid beströmt, Durch Beströmuhg des Phasenwechsel- bereichs mit einem etwas wärmeren Wärmeträger eines getrennten Zwi- scbenkreistaufes ZK erfolgt eine Anhebung des Verdampfungsdruckes auf das Niveau V2. Die damit verbundene Druekanhebung am Sorptionsbereieh bewirkt, dass dieser ohne Temperaturanstieg bis zum Zustandspunki 6 weiteres Arbeitsmittel aufnehmen kann.
6. Auch das diesem Teilprozess zugeordnete Hohiefement wird in Parallelschaltung mit dem Hohlelement aus Prozessschritt 5 mit der geringst mögli¬ chen Temperatur des aus dem Rückkühler 106 ( itieltemperatur- Wärmequelle MS) kommenden Fluides beaufschlagt Da der Phasenwech- selbereieh mit einem nochmals wärmeren Fluid beaufschlagt wird, wodurch der Verdampfungsprozess im Wesentlichen auf dem Druckniveau V3 stattfindet, kann der Sorptionsbereieh auch ohne Temperaturabsenkung weiteres Arbeitsmittel aufnehmen. Die erhöhte Fiuidtemperatur des Zwischenkreislaufs ZK der Phasenwechselseite wurde durch Aufnahme von Konden- sationswärme aus dem später beschriebenen Prozessschritt 1 1 erreicht. Durch den angestiegenen Adsorptionsdruck kann der Ädsorptionsbereich bei nahezu konstanter Temperatur weiteres Arbeitsmittel aufnehmen.
7. Im Zustandspunki 7 ist die Maximaibeladung des Adsorpt nsbereichs erreicht und eine Wärmezufuhrphase in den Ädsorptionsbereich hinein beginnt. Da sich der Ädsorptionsbereich praktisch noch auf Umgebungstemperaturniveau befindet, genügt zur Aufheizung ein nur noch mäßig warmes Fluid, das seine Restwärme an den Ädsorptionsbereich abgibt, wodurch sich dessen Temperatur noch weiter an die Umgebungstemperatur annähert, bevor es dem Rückkühler 106 (MS) zur Abkühlung auf Umgebungstemperatur zugeführt wird. Da der zugehörige Phasenwechselbereich PZ7 durch die fehiende Beströmung adiabat gehaiten wird, steigt der Arbeitsmitteldmck nahezu isoster auf Zustandspunkt 8 an.
8, Auf diesem Druckniveau wird weitere Wärme auf nun höherem Tempe- ratumiveau zugeführt, wodurch nun Arbeitsmittel desorbiert und bei entsprechend hoher Kondensationstemperatur (K6) kondensiert. Wie das Diagramm Fig. 2 zeigt, liegt diese etwa auf dem Niveau der beiden Adsorptions- Endtemperaturen, wodurch zur Abfuhr der Acisorptionswär en und der Kondensationwärme ein gemeinsamer Rückkühler 108, 106' verwendet wer- den kann. Durch die begrenzte Ffuidtemperatur endet dieser Prozess im Zustandspunkt 9.
9. im nachfolgenden Prozessschritt wird das H hlelement mit einer etwas höheren Fiuidtemperatur auf den Zustandspunkt 10 desorbiert, wobei der Phasenwechselbereich auf gleichem Temperafurniveau K8 in Parallelschaltung mit ebenfalls auf Umgebungstemperatumtveau (MS) rückgekühlten Fluid gekühlt wird.
10, Dieser Prozess wird mit nochmals höhere Desorptionsfemperatur bis) zum Zustandspunkt 11 fortgesetzt, wobei weitere Kondensationswärme auf dem Niveau K6 an das rückgekühlte Fluid abgegeben wird.
11. Im folgenden Prozessschritt wird der Adsorptionsbereich direkt mit der Wärmequellentemperatur HQ weiter desorbiert, wahrend das Kondensati- onstemperaturniveau des Phasenwechselbereichs auf das Niveau KS abgesenkt wird, Entsprechend Fig. 1 wird diese Temperatur durch einen vorgekühlten Wärmeträger des separaten Zwischenkreislaufs ZK bereif gestellt. Dabei findet eine im Wesentlichen Isotherme Desörpfion des Adsorptionsbe- reichs auf Prozesspunkt 12 statt. 12, Dieser Prozess wird im nächsten Prozessschritt dadurch fortgesetzt, dass bei gleicher maximaler Fluidternperatur für die Desorption das Konden- satfonsdruck- und Temperaturniveau noch weiter abgesenkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Phasenwechseibereich direkt mit dem aus Pro- zesssehritt 5 vorgekühlten Wärmeträger des vorzugsweise separaten Zwi- schenkreislaufs ZK beaufschlagt wird. Dieser Teil rozessschritt endet mit Erreichen des Startzustandes 1
Bei dem vorstehend erläuterten Beispiel einer Wärmepumpe sind somit so- wohl auf der Sorptionsseite als auch auf der Phasenwechseiseite jeweiis einige Hohielemente parallel zueinander und einige Hohietemente seriell nacheinander beströmt. Im Einzelnen sind dies folgende Gruppen:
Sorptionsseite parallel; SZ5 mit SZ6, SZ1 1 mit SZ12,
Sorptionsseite seriell: SZ10 bis SZ7 und SZ4 bis SZ1.
Phasenwechseiseite parallel: PZ2 bis PZ4 und PZ8 bis PZ1Ö,
Phasenwechseiseite seriell: PZ5 mit PZ6 und P211 mit PZ12.
Insbesondere sind vorliegend diejenigen Hohäelernentgruppen, die auf der Sorptionsseite parallel verschaltet sind, auf der Phasenwechseiseite jeweils seriell verschaltet.
Flg.. 3 bis Fig. 6 zeigen verschiedene Darstellungen einer bevorzugten baulichen Realisierung einer Ventilanordnung zur Steuerung des Fluidkreislaufs 101 der Sorptionsseite in Fig. Die Ventilanordnung ist dabei ais einzelnes Rotationsveniii 108 mit einem zylindrischen Mantel 109 und einem darin angeordneten Rotationskörper 1 10, der um eine Welle 110a i dem ortsfesten Mantel 109 drehbar ist, Die Darstellung in Fig. 3 ist eine schematische Abrollung des Rotationskörpers 1 10, durch die die Funktion besonders deutlich wird. Der Rotationskör- per 1 10 hat insgesamt vier umlaufende Ringräume 111 , die über Gl'eifdieh- tungen 1 12 gegenüber dem Mantel 109 abgedichtet sind, Äußere radlaie Öffnungen 1 13 verbinden die Rihgräume 1 1 1 nach außen mit den jeweiligen Wärmetauschern 105, 106, so dass jeder Zufluss und Äbfluss eines Wärme¬ lausehers 105, 108 mit genau einem der vier Ringräume. 111 in Verbindung steht.
Der Rotationskörper 110 hat zudem axiale Durchgangskanäle 114, die ihn vollständig durchlaufen. Dabei können einige der Durchgangskanäle zu einem einzelnen Kanal zusammengefasst werden (bzw. verzweigen}, zum Beispiel beim Übergang der Hohielernente 1 und 12 zum Hohlelement 10 (vergleiche Fig. 1).
Der Rotationskörper hat zudem axiale Sackkanäle 1 1.6, die über innere radiale Öffnungen 115 in einen der Ringräume 11 1 münden. In der Abrollung nach Fig. 3 sind diese Einmündungen als Draufsichten von Pfeilspitzen und Pfeilschäften dargestellt. Hierdurch werden die Verbindungen zwischen einem oder mehreren der Hohlelemente und einem der Wärmetauscher 105, 10§ hergesteilt,
Die zyklisch wechselnde Verschattung erfolgt durch schrittweises Weiterdrehen des Rotationskörpers 110, wodurch sich stirnseitige Öffnungen 117 in dem Mantel 109 wechselnd mit den axialen Mündungen der Durchgangskanäle 114 und Saokkanäle 116 im Rotationskörper überdecken, im Bereich der stirnseitigen Überdeckung können geeignete Dichtmitte! 121 , zum Beispiel keramische Dichtscheiben, vorgesehen sein.
In einem zentralen Bereich 118 des Rotationskörpers können (nicht dargestellte) Federmittel vorgesehen sein, die einen ersten Roiationskörperteii 1 19 und einen zweiten Roiationskörperteii 120 voneinander weg und jeweils gegen die axial stirnseitigen Dichtmittel 121 gedrückt werden. Die Verbindung der Durchgangskanäle 1 14 irn Zentralbereich 1 18 kann etwa über Seblauch- stucke erfolgen. Die Verzweigungen bzw. Zusammenführungen können bei einer möglichen Ausführungsform zum Beispiel mittels der Schlauchstücke erfolgen.
Die Nummerierung der stirnseitigen Anschlüsse an dem Mantel 109 entspricht den Verbindungen mit den sorptionsseitigen Hohlelemenien bzw. dem Verschaltungszustand gemäß Fig. 1.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen ein Rotationsventil 108 als Ventilanordnung der Phasenwechseiseite, Aufbau und Funktion sind dem Ventil 108 der Sorpti- onsseite weitgehend analog. Aufgrund der unterschiedlichen Verschattung hat das Rotafionsventil 108 der Phasenwechseiseite insgesamt sieben Ringräume 1 11 mit jeweils bis zu drei inneren radialen Öffnungen 115 im Rotationskörper 1 10. Eine Umwälzpumpe 103 ist mit zwei von insgesamt sechs äußeren radialen Öffnungen 13 verbunden, um den Zwischenkreislauf ZK umzuwälzen.
Flg. 9 zeigt ein weiteres Äusführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe. Im Unterschied zum ersten Beispiel sind hier auf der Sorpti- onsseite jeweils drei Hohlelemente parallel miteinander verschaltet, nämlich die Gruppen SZ4 bis SZ6 und S21 Q bis SZ12. Hierdurch kann sich eine noch weitere Steigerung des Verhältnisses von Temperaturhub- zu Temperaturschub erzielen Sassen. In analoger Weise sind auf der Phasenwechseiseite die gleichen Gruppen von Hohlelemenien (PZ4 bis PZ6 und PZ10 bis PZ12) im Zwischenkreislauf seriell verschaltet.
Die durch das Beispiel nach Fig. 9 erzielbare, weitere Verbesserung des Temperaturhubs ergibt sich durch Vergleich des zugeordneten Diagramms nach Fig. 10 mit dem entsprechenden Diagramm des ersten Ausführungen beispieis (Flg. 2). Grundsätzlich kann im Sinne der Erfindung je nach Anforderungen eine beliebige Aufteilung von parallel und seriell verschaiteten Hohlelementen -vorliegen, um Temperaturhub und Temperaiurschub zu beeinflussen, Zur weiteren Optimierung des Temperaturhubs Ist besonders vorteilhaft wenigsten ein Drittel der Gesamtzahl der Hohlelemente auf der Sorpiionsseite parallel verschaltet. Im ersten Ausführungsbeispiei Ist dies mit vier parallel verschaiteten von insgesamt zwölf Hohielementen genau der Fall, Beim zweite Äusfüh- rungsbeispsel nach Fig. 9 sind genau die Hälfte der sorptionsseltigen Hohl- elemente parallel verschaltet.
Auf der Phasenwechselseite liegen in den vorstehend beschriebenen beiden Äusführungsbeispielen der Erfindung jeweils insgesamt drei Umwälzpumpen vor, so da ss sowohl die beiden parallel geschalteten Gruppen von Hohlelementen als auch der Zwischenkreis separat voneinander bezüglich der Flüidmassenströme einstellbar sind, Hierdurch kann eine besonders genau Einregeiung der Wärmepumpe zur Optimierung ihres Wirkungsgrads erfolgen.
Auf der Sorptionsseite liegt dagegen nur eine einzig Umwälzpumpe 103 vor, wobei der Fluidmassensfrom sich gemäß der vorhandenen Abzweige in den Leitungen bzw. Ventilanordnungen aufteilt oder summiert. Dies ist eine kostengünstige Lösung, die bezüglich der optimalen jeweiligen Massenströme wenig Einstellbarkelt bietet.
Fig. 11 zeigt ein drittes Äusführungsbeispiel das In seiner sorptionsseltigen Verschattung dem zweiten Seispiel nach Flg. 9 entspricht Phasenwechsel- seifig, liegt jedoch kein Zwischenkreislauf mehr vor, sondern: sämtliche Hohi- elemente sind in einen mit nur einer Umwälzpumpe 103 angetriebenen Fluidkreislauf eingebunden. Weiterhin liegen dabei sowohl parallel als auch seriell verschalteie Gruppen von Hohielementen analog dem Beispiel nach Fig. 9 vor. Das Beispiel nach Fig. 1 1 Ist aufgrund der geringen Anzahl von Umwälzpumpen 103 besonders kostengünstig. Es ist insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn die Hohlelemente jeweils aus mehreren Submo- duien aufgebaut sind und/oder hohe Temperaturspreizungen an den exfernen Wärmetauschern zulässig oder erwünscht sind. Besonders vorteilhaft ist dies bei Einsatz externer Wärmetauscher in Kreuz-Gegenslromschaltung der Fall, vorzugsweise für Luft als Wärmequelle und/oder Wärmesenke.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem phasenwechseiseitfg eine Verschaitung mit nur einer Umwälzpumpe 103 wie im. Beispiel nach Fig. 1 1 gewählt wurde. Auf der Sorptionsseite wurde dagegen eine Kombination von zwei miteinander kommunizierenden Teilkreisläufen gewählt, die mittels, genau zwei Umwälzpumpen umgewälzt werden. Auch hier wird der von einem der Wärmetauscher 105, 108 kommende Fluidmassenstrom jeweiis auf drei Hohieiemente aufgeteilt, jedoch werden die Rückläufe zweier dieser Module als verbundener Teilkreis dem Wärmetauscher unmittelbar wieder zugeführt. Der Fluidmassenstrom nur eines der drei parallelen Hohlelemente wird den nachfolgenden seriell verschalteten Hohlelemenfen zugeführt. Durch Regelung der beiden Pumpen und/oder nicht dargestellter Durchflussbegrenzer können so die fraglichen Fluiclmassenströme an den seriell und parallel verschalteten Gruppen von Hohielementen weitgehend eingestellt werden, wobei dennoch auf eine dritte Umwälzpumpe verzichtet werden kann.
Das Beispiel nach Fig. 12 entspricht der Erfindung zumindest im Urnfang der Ansprüche 1 und 5.
Es versteht sich, dass die Merkmale der jeweiligen Ausführungsbeispiele je nach Anforderungen sinnvoll miteinander kombiniert werden können. Insbesondere gilt dies für die vorgeschlagenen Verschalungen mit einer, zwei oder drei Umwälzpumpen, die je nach Anforderungen sowohl auf der Sorptionsseite als auch auf der Phasen vechseiseite einsetzbar sind.
So ist zum Beispie! eine Schaltung mit drei getrennten Teilkreisen bzw. drei Umwälzpumpen wie auf der Phasenwechselseite im Beispiel nach Fig. 1 auch auf die Sorptionsse te anwendbar. In diesem Falle würden alle direkt mit der Wärmequelle 105 (HG) und der Wärmesenke 106. (MS) verbundenen parallel geschalteten Hohletemente direkt zu diesen externen Wärmeübertragern zurückgeführt. Der Zwischenkreislauf übernimmt dabei die Rekuperation der sensiblen Wärmen beim Temperaiurvvechsei von der D'esorptionstemperatur auf die Adsorptionstemperatur und zurück mit einer weiteren Pumpe.
Bei allen vorstehend beschriebenen Sehaltungsvarianten wird das Schaf- iungs- und Temperaturprofil durch schrittweises Drehen der Rotationsventile 108 in Richtung absteigender Moduinummerierung verschoben. Grundsätzlich ist auf eine gleichsinnige, phasengerechte 'Weiterschaltung der beiden Ventile 108 zu achten. Es kann sich allerdings als vorteilhaft erweisen., die Schaltzeiten zur Ffuidsteuerung der Sorptionsbereiche und der Pha- senwechselbereiGhe zeitlich versetzt zueinander stattfinden zu lassen, um der unterschiedlichen Kinetik und zeitlichen Verzügen der in den Modulen ablaufenden kinetischen Prozesse Rechnung zu tragen,
Charakteristikum: alier Schaltungen ist zum Einen die Kombination von Parallel- und Seriellschaltungen von Hohlelemenien für die Sorptionsbereiche und gegebenenfalls die Phasenwechselbereiche. Zum Anderen charakteristisch ist die im Wesentlichen komplementäre Verschattung der Sorptionsbereiche und der Phasenwechselbereiche alier Hohlelemente In dem Sinne, dass sorptionsseitig parallel geschaltete Gruppen von Hohleiementen phasenwechselseitig im Wesentlichen seriell geschaltet sind und umgekehrt. Vorzugsweise, aber nicht zwingend, wird dabei Jeweils dasjenige Höhlelement (PZ1 , PZ7) phasenwechselseitig nicht durchströmt, bei dem der Pro- zess vom Verdampfungsprozess zum Kondensationsprozess wechselt und umgekehrt, wobei sorptionsseitig ein nahezu isosterer Druck- und Tempera- turweohsei stattfindet. Durch d e Aufteilung der Module in komplementäre, paraJIel und seriell geschaltete Gruppen kann das Verhältnis Temperaturhub zu Temperaturschub ( S-NG)/(HQ- S) ohne Reduktion der Beladungsbrei¬ te des Adsorptionsmittels variiert und den gewünschten relativen Temperaturlagen der verfügbaren Wärmequellen (HQ, NQ) und Wärmesenke (MS) optima! angepasst werden.
In Flg. 13 ist eine Verschaltung bzw. Anordnung von Hohleiementen gezeigt, die insbesondere der Erfindung im Umfang des Anspruchs 15 entspricht. Dabei liegt insgesamt eine Anzahl von 8 Ho-hlelementen mit Sorptionsbereichen (SZ1 bis SZ8) und Phasenwechselbereichen (PZ1 bis PZ8) vor, Die Schematische Darstellung und Bezeichnung ist analog den vorhergehenden Ausföhrungsbeispielen.
Bei dieser Äusführungsform sind entsprechend der linken Abbildung alle sorptionsseitigen Hohielemente zwei Gruppen parallel durchströmter Elemente zugeordnet, die zusammen mit einer jeweiligen Umwälzpumpe 103 und einem Wärmeübertrager HQ, MS zwei vollständig separate Kreisläufe bilden, Der obere Kreislauf Ist dabei mit einer Hochtemperafuavärme-Quelle HQ verbunden und der untere Kreislauf ist mit einer Mitteftemperaturwärme- Senke MS verbunden.
Besonders vorteilhaft Ist die Gruppe der vom Mitteltemperatur-Kreislauf parallel durchströmten Hohielemente größer als die Gruppe der vom Hochtem- peratur-Kreislauf durchströmten Elemente. Im vorliegenden Fall liegt das Verhältnis der Anzahlen bei 3:5, Damit wird der generell größeren Kinetik des Desorptionsvorgangs im Vergleich zum Adsorptionsvorgang Rechnung getragen.
Die korrespondierenden Phasenwechselzonen der Hohlelemente {recht Abbildung in Fig. 13} werden besonder« vorteilhaft wenigstens gruppenweise ebenfalls jeweils parallel durchströmt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 bildet die erste Gruppe PZ1-PZ3 mit einer Mitteitemperaturwärme-Senke (MS) und einer Umwälzpumpe wieder einen separaten Kreislauf, Die zweite Gruppe von .Hohlelementen PZ4-PZ8 Ist in zwei parallel durchströmte Unter- gruppen unterteilt, die jedoch in diesem Ausführungshelspsei serieil geschaltet sind und mit der Niedertemperaturwärme-Quelfe NQ und einer zweiten Umwälzpumpe 103 der Phasenwechselzone einen separaten Kreislauf bilden, Die über eine Ventilanordnung definierte Schaltungsiogik. der Fluidverbin- dungen wird in diesem Fall bezüglich der Abbildung in definierten Zeitschritten schrittweise nach oben bewegt, so dass jedes Modul zyklisch den unterschiedlich temperierten Kreisläufen zugeordnet wird. Vorteilhafterweise sind die Schaltzeitpunkte, zu denen die Ventile um eine Stellung weitergeschaltet werden, in der Weise zeitlich versetzt, dass die Schaiizeitpunkfe der Ventil- anordnung für die Phasenwechselzonen um ein definiertes Zeitinierval! dem Schaltzeitpunkt der Ventilanordnung der Sorptionszonen später erfolgt. Damit wird der thermischen Trägheit bei der Einstellung der neuen physikalischen Zustände in den Höhlelementen Rechnung getragen,
Das Beispiel nach Fig. 13 entspricht Insbesondere der Erfindung im Umfang des Anspruchs 5,
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsförm ähnlich Fig. 13, bei der die beiden sorpiionsseitigen Fluidkreisläufe zur Realisierung einer Wärme- Rückgewinnung nicht vollständig getrennt sind. Vielmehr sind die Rückläufe zweier Hohlelemente SZ1 und SZ4 dem jeweils komplementären Kreislauf zugeordnet. Dabei handelt es sich um diejenigen Hohielemente, die nach der■ Ventilumschaitung noch eine hohe thermische Kapazität tragen.
Dabei wird vorgeschlagen, dass die Volumenströme der parallel beströmten Hohielemente, insbesondere der jeweiligen Übergangselemente (im dargestellten Sehaltzustand also die Hohielemente SZ1 und SZ4) durch definiert In. die Ventiianordnung eingebrachte Querschnittsanpassungen und/oder Dros- seielemente so verteilt sind, dass der Temperaturwechsel in den Übergangs- Hohielernehten innerhalb des definierten Zeiischritt-Intervalis der Ventilanordnung gerade vollständig erfolgt Auf diese Weise wird die Temperatur- rampe des sich in den betreffenden Hohlelementen ausbildenden Tempera- turproftls innerhalb dieser Zeitschrittweite gerade vollständig durchgeschoben, wodurch die rückgewonnene Wärme ein Maximum erreicht, In der Darstellung einer Ventiianordnung nach Fig. 15 sind solche Maßnahmen durch unterschiedliche Breiten der Durchtritte in den Ventilen schemaiisch dargestellt. Zum Beispiel haben die den Austritten der mit„1" sowie mit„4" bezeichneten Hohlelemente {entsprechend SZ1 und SZ4 in der Darstellung nach Fig.14} folgenden Durchtritte 'im Ventil einen besonders kleinen Querschnitt,
Da das Hohlelement SZ1 somit jeweils seriell mit den parallel verschalteten Hohle ementen SZ8, SZ7 und SZ8 geschaltet ist und zudem das Hohleie- ment SZ 4 jeweils seriell mi den parallel verschalteten Hohlelementen SZ2, SZ3 und SZ4 geschaltet ist entspricht das Beispiel nach Fig. 14 der Erfindung zumindest im Umfang der Ansprüche 1 sowie 15,
Phasenwechselseiiig ist ei dem Äusführungsbeisplel nach Fig. 14 die Pha- sen vechselzone (siehe rechte Seite der Abbildung) des Hohleiementes PZ4 nicht durchströmt, so dass das Hohlelement nach Umschaltung der korrespondierenden Sorptionszone phasenwechselseitig zunächst einen adiabaten Prozesswechsel durchführt. Zusätzlich oder alternativ können die Schaltzeit- punkte des Ventils für die Phasenwechselzone in Relation zu den Schaltzeitpunkten der Ventilanordnung für die Sorptionszonen zeitverzögert erfolgen.
Mit den beispielhaften Schaliungsvarianten, die paraliele und serielle Durch- strömungsarten der Höhlelemente miteinander kombinieren, kann bei geeigneter Abstimmung der FMdmassehstrome bewirkt werden, dass entsprechend dem Diagramm nach Fig, 17 ein nahezu rechteokförm'iger Prozessver- lauf durchlaufen wird.
Die vorgenannten Schaitungsvarianten, insbesondere nach Fig, 13 und Fig. 14, haben gleichfalls den Vorteil, dass bei dem durch die Temperaturniveaus der Wärmereservoire vorgegebenen Temperaturhub und Temperatursehub die Beladungsbreite wesentlich vergrößert werden kann, wie der Doppelpfeil andeuten soll. Im Umkehrschluss heißt das natürlich auch, dass mit einer vergleichbaren genutzten Beladungsbreite ein besseres Verhältnis von Temperaturhub und Temperaturschub realisiert werden kann.
Die Nummern auf dem Reohteckprozess symbolisieren die mittleren Zustände die von den Modulnummern aus Flg. 14 durchlaufen werden.
Die gleitenden Temperaturbereiche insbesondere des Kondensatiöns'kreis- laufs und des Verdampfer-Kreislaufs können zusätzlich dazu genutzt werden, die zugeordneten Fluid kreisiäufe mit größerer Eintritts- /Äustrittsspreteung und vergleichsweise geringen Massenströmen zu betreiben, um Pump- und Gebiäseleistungen klein zu haften.

Claims

F a t © n t a n s p r ü ' h e
Wärmepumpe nach dem Adsorptionsprinzip, umfassend eine Mehrzahl von jeweils ein Adsorptionsmittel aufweisenden
Hohlelementen.
wobei in den Hohlelementen jeweils ein Arbeitsmittel eingeschlossen und zwischen dem Adsorptionsmitte! und einem Phasen- wechseiberejch verlagerbar ist,
wobei die Hohieiemente in einem mittels einer Ventiianordnung (108) veränderlichen Fluidkreislauf (101 ) durch ein ärmetrans- portierendes Fluid beströmbar sind, wodurch die Hohieiemente im Bereich des Adsorptionsmittels mit dem Fluid in thermischen Kontakt gebracht werden,
wobei die Beströmung der Hohieiemente mit dem Fluid zyklisch wechselt,
dadurch gekennzeichnet,
dass in zumindest einer, insbesondere jeder Stellung der Veniiianordnung wenigstens zwei der Hohlelemente parallel von dem Fluid beströmt werden, wobei wenigstens zwei der Hohieiemente seriell nacheinander beströmt werden.
Wärmepumpe nach Anspruch 1 , dadurch . gekennzeichnet, dass in jeder Stellung der Veniiianordnung (108) zumindest zwei Gruppen der Mehrzahl von Hohielementen jeweils parallei beströmt wer- den, wobei zumindest eine der Gruppen einem Wärmetauscher (105, 108} unmittelbar vor- oder nachgeordnet ist.
Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der parallel beströmien Hohlelemente wenigstens etwa einem Viertel, insbesondere wenigstens etwa einem Dritte! der Anzahl der seriell bestimmten Hohlelemente entspricht.
Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hoh!e!emente in einem mittels eine insbesondere weiteren Ventilanordnung (108) veränderlichen Fluidkreislauf (102) durch ein weiteres wäxmetranspüFtierendes Fluid beströmbar sind, wodurch die Hohlelemente Im Phasen- Wechselbereich mit dem weiteren Fluid in thermischen Kontakt gebracht werden, wobei die Beströmung der Hohielemente mit dem weiteren Fluid zyklisch wechselt.
Wärmepumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer, Insbesondere jeder Stellung der insbesondere weiteren Ventilanordnung (108) wenigstens zwei der Hohielemente im Phasenwechselbereich parallel von dem weiteren Fluid beströmt werden, wobei wenigstens zwei der Hohlelemente seriell nacheinander beströmt werden,
Wärmepumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Stellung der insbesondere weitere Ventiianordnung (108) zumindest zwei Gruppen der Mehrzahl von Hohlelemente'n im Phasenwechselbereich jeweils parallel von dem weiteren Fluid beströmt erden, wobei ein Wärmetauscher (106\ 107} zumindest einer der Gruppen unmittelbar vor- oder nachgeordnet ist. Wärmepumpe nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer gegebenen -Stellung der Ventilanordnung (108) eine Teilmenge der Höhlelemente zu einem Teiikreisiauf verschaltet ist, wobei das wärmetransportierende Fluid von einer zusätzlichen Umwälzpumpe (103) über den Teii¬ kreisiauf umgewälzt wird.
Wärmepumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei Teilkreisiäufe vorgesehen sind, wobei die Teilkreis- laufe separiert sind und jeweils von einer von drei Umwälzpumpen (103) umgewälzt werden.
Wärmepumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt zwei Umwälzpumpen (103) vorliegen, wobei ein erster Teiikreisiauf von einer ersten Umwälzpumpe umgewälzt wird und ein zweiter Teilkreislauf rnii dem ersten Teiikreisiauf kommuniziert und von einer zweiten Umwälzpumpe umgewälzt wird.
Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils eines der Höhlelemente insbesondere in seinem Phasenwechselbereich nicht von einem wärmetransportierenden. Fluid beströmt ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht beströmte Hohleiement jeweils zwischen einer Gruppe von im Phasenwechselbereich Wärme aufnehmenden und einer Gruppe von Im Phasenwechselbereich Wärme abgebenden Hohl- etementen angeordnet ist. Wärmepurnpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung zumindest ein, insbesondere genau ein Rotationsventil (108) mit einem zylindrischen Manie! (109) und einem darin drehbar angeordneten Veniiikörper (1 10) umfasst.
Wärmepumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet dass das Rotationsventil (108) stirnseitige Zuführungen und Abführungen zur Verbindung mit den einzelnen Hohleiementen umfasst.
Wärmepumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch, gekennzeichnet,, dass der Ventiikörper (110) zumindest eine Ringraum (1 1.1 ) ausbildet, wobei wenigstens zwei axiaie Kanäle (1 18) in den Ringraum (11 1 ) münden, die jeweils mit parallel verschalteten Hohlelementen verbunden sind, und wobei zumindest eine radiale Öffnung ( 13) des Ringraums vorgesehen ist, die über den Ringraum (1 11 ) mit den wenigstens zwei axialen Kanälen (116) in Verbindung steht.
Wärmepumpe nach dem Ädsorptionsprinzip, umfassend
eine Mehrzahl von jeweils ein Adsorptionsmittei aufweisenden
Hohleiementen,
wobei in den Hohleiementen jeweils ein Arbeitsmittel eingeschlossen und zwischen dem Adsorptionsmittei und einem Phasen- wechseibereich verlagerbar Ist,
wobei die Hohlelemente in einem mittels einer Ventilanordnung (108) veränderlichen FluicJkreislauf (101 ) durch ein wärmefrans- portierendes Fluid beströmbar sind, wodurch die Hohlelemenie im Bereich des Adsorptionsmittels mit dem Fluid in thermischen Kontakt gebracht werden, wobei die Beströmung der Hobleiernente mit dem Fluid zyklisch wechselt,
dadurch gekennzeichnet,
dass in zumindest einer, insbesondere jeder Stellung der Ventii- anordnung (108) zumindest eine erste Teilmenge der Hohlelemente stromabwärts einer ersten Umwälzpumpe (103) und eine zweite Teilmenge der Hohielemente stromabwärts einer zweiten Umwälzpumpe (103) angeordnet ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine der Teilmengen wenigstens zwei Hohlemerrte urnfasst, die parallel zueinander stromabwärts der jeweiligen Umwälzpumpe (103) angeordnet sind.
Wärmepumpe nach Anspruch 15 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilmengen von Höhlelementen in der zumindest einen Stellung der Ventflelanordnung zu zwei voneinander getrennten Teilkreisen des Fluids gehören.
Wärmepumpe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilmenge von Hohletementen zu einem ersten Teilkreis des Fluids gehört und die zweite Teilmenge von Hohlelementen zu einem zweiten Teilkreis des Fluids gehört, wobei die beiden Teilkreise über zumindest ein Hohlelenient in Verbindung miteinande stehen.
Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass: die Ventilanofdnung (108) Querschnittsanpassungen und/öder Drosselelemente zur Beströmung der einzelnen angeschlossenen Hohlelemente ent- hält, die zü einer Maximserung der rückgewonnenen Wärme führen.
20. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmaie eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 14.
PCT/EP2010/066982 2009-11-06 2010-11-08 Wärmepumpe nach dem adsorptionsprinzip WO2011054950A2 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10775811A EP2496895A2 (de) 2009-11-06 2010-11-08 Wärmepumpe nach dem adsorptionsprinzip
RU2012123400/06A RU2547546C2 (ru) 2009-11-06 2010-11-08 Тепловой насос адсорбционного типа
CN2010800517200A CN102713471A (zh) 2009-11-06 2010-11-08 利用吸附原理的热力泵
BR112012010798A BR112012010798A2 (pt) 2009-11-06 2010-11-08 bomba de calor de acordo com o princípio de adsorção
US13/508,208 US9416998B2 (en) 2009-11-06 2010-11-08 Heat pump according to the adsorption principle
JP2012535882A JP5849359B2 (ja) 2009-11-06 2010-11-08 吸着原理に従うヒートポンプ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009052252.2 2009-11-06
DE102009052252 2009-11-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011054950A2 true WO2011054950A2 (de) 2011-05-12
WO2011054950A3 WO2011054950A3 (de) 2012-06-14

Family

ID=43853160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/066982 WO2011054950A2 (de) 2009-11-06 2010-11-08 Wärmepumpe nach dem adsorptionsprinzip

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9416998B2 (de)
EP (1) EP2496895A2 (de)
JP (1) JP5849359B2 (de)
KR (1) KR20120115251A (de)
CN (1) CN102713471A (de)
BR (1) BR112012010798A2 (de)
DE (1) DE102010043539A1 (de)
RU (1) RU2547546C2 (de)
WO (1) WO2011054950A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014211703A1 (de) 2013-06-24 2014-12-24 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Rotationsventil für eine Adsorptionswärmepumpe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007068481A1 (de) 2005-12-14 2007-06-21 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2087939A (en) * 1933-08-28 1937-07-27 Sarnmark Axel Uno Process for producing cold and continuously operating absorption cold apparatus
US4372376A (en) * 1980-12-09 1983-02-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Heat pump apparatus
DE3304014A1 (de) 1983-02-07 1984-08-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zur nutzung des abgases als zusaetzliche waermequelle fuer brennstoffbeheizte sorptionswaermepumpen
US4574874A (en) 1983-04-07 1986-03-11 Pan Tech Management Corp. Chemisorption air conditioner
DE3509564A1 (de) 1985-03-16 1986-09-18 Thomas Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Föllinger Apparatur zur durchfuehrung von adsorption, desorption und innerem waermeaustausch
RU2053463C1 (ru) 1992-08-18 1996-01-27 Научно-производственное предприятие "Айсберг" Холодильно-нагревательная установка
JP3694571B2 (ja) 1997-02-14 2005-09-14 リンナイ株式会社 水素吸蔵合金を使用した冷却システム
US5802870A (en) 1997-05-02 1998-09-08 Uop Llc Sorption cooling process and system
DE19730699A1 (de) 1997-07-17 1999-01-21 Buderus Heiztechnik Gmbh Verfahren zum Betreiben einer diskontinuierlichen Adsorptionswärmepumpe und Adsorptionswärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens
JP3694577B2 (ja) 1997-10-15 2005-09-14 リンナイ株式会社 水素吸蔵合金を利用した熱利用システム
JP3644661B2 (ja) * 1997-10-15 2005-05-11 リンナイ株式会社 水素吸蔵合金を利用した熱利用システム
DE19818807B4 (de) * 1998-04-27 2007-03-22 Behr Gmbh & Co. Kg Sorptionsvorrichtung, insbesondere zur Klimatisierung von Fahrzeuginnenräumen
JP3911364B2 (ja) 1999-06-04 2007-05-09 リンナイ株式会社 水素吸蔵合金を利用した熱利用システム
NL1015700C1 (nl) 1999-08-06 2001-02-07 Vaillant Bv Adsorptiewarmtepomp.
DE102008060698A1 (de) 2008-02-22 2009-08-27 Behr Gmbh & Co. Kg Rotationsventil und Wärmepumpe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007068481A1 (de) 2005-12-14 2007-06-21 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmepumpe

Also Published As

Publication number Publication date
US9416998B2 (en) 2016-08-16
US20120279250A1 (en) 2012-11-08
CN102713471A (zh) 2012-10-03
EP2496895A2 (de) 2012-09-12
BR112012010798A2 (pt) 2016-03-29
JP5849359B2 (ja) 2016-01-27
RU2012123400A (ru) 2013-12-20
DE102010043539A1 (de) 2011-05-12
RU2547546C2 (ru) 2015-04-10
WO2011054950A3 (de) 2012-06-14
KR20120115251A (ko) 2012-10-17
JP2013510281A (ja) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1963757B1 (de) Wärmepumpe
DE2109891C3 (de) Thermodynamische Maschine als Kältemaschine oder Wärmemotor
DE60123816T2 (de) Umkehrbare dampfverdichtungsanordnung
DE69735216T2 (de) Adsorptionskältegerät
DE2915979A1 (de) Fuer kuehlbetrieb eingerichtete waermepumpenanlage
EP1262347A2 (de) Heiz-/Kühlkreislauf für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, Klimaanlage und Verfahren zur Regelung derselben
DE102012024583A1 (de) Mehrkreisige Heizungs- oder Kühlanlage mit Pufferspeicher, Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln für eine mehrkreisige Heizungs- oder Kühlanlage mit Pufferspeicher und Verfahren zum Betreiben einer mehrkreisigen Heizungs- oder Kühlanlage mit Pufferspeic
DE102006059504A1 (de) Wärmepumpe
EP2304341B1 (de) Verfahren zum ausführen einer wärmeübertragung zwischen alternierend arbeitenden adsorbern und vorrichtung
WO2014076087A1 (de) Ventil zur umschaltung der wärmeströme einer wärmepumpe unter berücksichtigung der flussrichtungsumkehr in einem, im heizbetrieb mit der quellenseite der wärmepumpe verbundenen wärmetauscher
EP2462388A2 (de) Rotationsventil und wärmepumpe
EP2998666A1 (de) Adsorptive wärmetransformationsanordnung
EP1970650B1 (de) Drei wege Umschaltventil
EP2484993A2 (de) Wärmepumpe
EP2352956A2 (de) Klimasystem für ein gebäude
DE102006016839A1 (de) Hochleistungswärmetauscher für Kraftfahrzeuge
EP2496895A2 (de) Wärmepumpe nach dem adsorptionsprinzip
DE10158104B4 (de) Wärmemanagementvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE4337349A1 (de) Kühlmittelkondensator
DE102008023662A1 (de) Wärmepumpe
EP3557174B1 (de) Adsorptionswärmepumpe oder- kältemaschine und verfahren zu ihrem betrieb
DE102018215026A1 (de) Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem einen zweiflutigen Wärmeübertrager aufweisenden Kältemittelkreislauf sowie Wärmeübertrager und Verfahren zum Betreiben der Kälteanlage
DE102014211703A1 (de) Rotationsventil für eine Adsorptionswärmepumpe
DE2416294A1 (de) Vorrichtung zur waermerueckgewinnung
DE10320365B4 (de) Kühldecke bzw. Kühlsegel mit Speicherfähigkeit

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080051720.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10775811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012535882

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127014648

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010775811

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012123400

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13508208

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112012010798

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112012010798

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20120507