[0001] Die Erfindung betrifft eine Sorptionswärmepumpe, die auf Kesselbetrieb betreibbar
ist, mit einem heizwasser-oder heizgasgekühlten Absorber, einem Kocher und einer Einrichtung,
mit der der Fluß des aus dem Kocher austretenden Arbeitsmittels in Abhängigkeit von
Meßgrößen beeinflußbar ist.
[0002] Bei Absorptions- und Resorptionswärmepumpen ergeben sich je nach vorhandener Außentemperatur
und daraus resultierender Heizmitteltemperatur Betriebszustände, bei denen kein Wärmepumpenbetrieb
mehr möglich ist.
[0003] Zur Lösung dieses Problems sind die sogenannten bivalenten Wärmepumpen bekannt (DE-OS
27 48 415), bei denen eine den Verdampfer und den Absorber umgehende Beipaßleitung
vorgesehen ist, durch die das Arbeitsmittel als Heizmedium für reinen Kesselbetrieb
geführt wird, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Wert unterschreitet. Diese
bekannte Vorrichtung benötigt mehrere reglergesteuerte Ventile zur Umschaltung von
einem auf den anderen Betrieb.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Sorptionswärmepumpe der eingangs
genannten Art das Problem der Betriebsumschaltung auf eine fertigungstechnisch einfache
Weise zu lösen.
[0005] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale
gelöst.
[0006] Dadurch wird erreicht, daß bei überschreiten eines vorbestimmten Kondensator- oder
Kocherdruckes wasserhaltiger Hochdruckdampf direkt vom Kocher in den heizwassergekühlten
Absorber eingeleitet wird. Bei diesem sogenannten Kesselbetrieb wird die Rektifikationssäule
teilweise umgangen, so daß mit dem relativ wasserhaltigen Dampf über den Absorber
höhere Heizwassertemperaturen erzielt werden, als wenn der rektifizierte Dampf abgeregelt
wird.
[0007] Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung entfallen die vielen, bei der bekannten Vorrichtung
vorgesehenen Regelventile. Mit nur einer zusätzlichen Leitung und einem Druckventil
ist eine Umschaltung auf Wärmepumpen- bzw. Kesselbetrieb möglich. Bei zweistufigen
Austreiber-Heizleistungen kann dabei die dem Kocher nachgeschaltete Rektifikationssäule
auf die niedere Brennerleistungsstufe (Wärmepumpenstufe) optimiert werden (kleinere
Abmessungen). Außerdem können durch die Ausnützung der hohen Enthalpiedifferenz des
wasserhaltigen Dampfes im Kesselbetrieb hohe Kocherheizleistungen übertragen werden.
Die Lösungsmittelpumpe kann daher relativ günstig dimensioniert werden.
[0008] Mit einem einfachen überdruckventil ist es außerdem möglich, eine automatische Umschaltung
vom Kesselbetrieb in den Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt durchzuführen.
[0009] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles an einer Absorptionswärmepumpe,
die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher beschrieben.
[0010] Durch Wärmezufuhr Q
h wird bei hohem Druck in einem Kocher 1 aus einer reichen NH
3/H
20-Lösung NH,-Dampf erzeugt. Nach Anreicherung dieses Dampfes in einer Rektifikationssäule
2 und in einem Dephlegmator 3 wird dieser in einem Kondensator 13 durch Wärmeabgabe
an ein Heizmedium 14 verflüssigt, in einem Nachkühler 12 unterkühlt und in einen Verdampfer
10 geleitet. In der Verbindungsleitung 15 zwischen dem Nachkühler 12 und dem Verdampfer
10 ist eine Kältemitteldrossel 11 vorgesehen, mit deren Hilfe das Kondensat auf das
im Verdampfer 10 herrschende Druckniveau gedrosselt und verdampft wird. Das aus dem
Verdampfer ausströmende Gas wird im Nachkühler 12 angewärmt und über ein Rückschlagventil
7 einem Absorber 8 zugeführt. Die aus dem Kocher 1 abgesaugte arme Lösung 16 strömt
über einen Lösungswärmetauscher 4 und einer Drossel 5 ebenfalls zum Absorber 8. Die
am Absorberaustritt vorhandene reiche Lösung wird schließlich durch eine Lösungsmittelpumpe
9 über die Dephlegmatorkühlung 3 und den Lösungswärmetauscher 4 wieder der Rektifikationssäule
2 zugeführt.
[0011] Der vorstehend beschriebene Wärmepumpenbetrieb ist sinnvoll, solange die Außentemperaturen
bzw. die daraus resultierende Temperatur des Heizmediums 14 nicht zu niedrig liegen.
Für kältere übergangszeiten ist eine Dampfleitung vorgesehen, die im Kesselraum 1
mündet und die Rektifikationssäule 2 und den Dephlegmator 3 umgehend zum Absorber
8 führt. Mittels eines auf einen bestimmten oberen Kondensatordruck einstellbares
Konstantdruckventil 6 wird die Dampfleitung 17 zur Umschaltung auf Kesselbetrieb automatisch
freigegeben, wenn der Druck im Kondensator 13 eine vorbestimmte Höhe überschreitet.
Dabei wird die Kocherheizleistung direkt in das Heiznetz eingekoppelt. Durch die Umgehung
der Rektifikationssäule 2 und des Dephlegmators 3 gelangt wasserhaltiger Hochdruckdampf
vom Kessel 1 über die Dampfleitung 17 und das Konstantdruckventil 6 direkt in den
vom Heizmedium 14 gekühlten Absorber 8.
[0012] Dabei wird das Heizmedium 14 auf eine höhere Temperatur aufgeheizt als beim Wärmepumpenbetrieb.
Der übrige Wärmepumpenkreis bleibt unverändert bestehen, d.h. es werden keine Leitungen
abgeschaltet. Durch den Abzug von Dampf über die Dampfleitung 17 verringert sich natürlich
der Durchfluß von Arbeitsmittel im übrigen Wärmepumpenkreislauf.
[0013] Wenn der Kondensatordruck wieder in den Bereich des Wärmepumpenbetriebes absinkt,
wird über das Konstantdruckventil 6 automatisch die Leitung 17 gesperrt und damit
der normale Wärmepumpenbetrieb wieder eingestellt.
[0014] Die vorstehend beschriebene Verschaltung für den Kesselbetrieb ist entsprechend bei
einer Resorptionswärmepumpe sowie allgemein bei Sorptionswärmepumpen mit anderen Arbeitsmittelkreisläufen
und Arbeitsstoffpaaren anwendbar.
1. Sorptionswärmepumpe die zusätzlich auf Kesselbetrieb schaltbar ist, mit einem heizwasser-oder
heizgasgekühlten Absorber, einem Kocher und einer Einrichtung, mit der der Strom des
aus dem Kocher austretenden Arbeitsmittels in Abhängigkeit von Meßgrößen beeinflußbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kocher (1) und dem Absorber (8) eine
Dampfleitung (17) mit einem Druckregelventil (6) vorgesehen ist, mit dem der Arbeitsmittelstrom
durch die Dampfleitung in Abhängigkeit des Druckes im Kondensator (13) regelbar ist
derart, daß beim überschreiten eines vorbestimmten Kondensatordruckes das Arbeitsmittel
aus dem Kocher direkt über die Dampfleitung dem Absorber zuführbar ist.