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DE3101414C2 - - Google Patents

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DE3101414C2
DE3101414C2 DE3101414A DE3101414A DE3101414C2 DE 3101414 C2 DE3101414 C2 DE 3101414C2 DE 3101414 A DE3101414 A DE 3101414A DE 3101414 A DE3101414 A DE 3101414A DE 3101414 C2 DE3101414 C2 DE 3101414C2
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DE
Germany
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mixture
component
temperature
celsius
heat
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DE3101414A
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Alexandre Garches Fr Rojey
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/006Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heizung einer Räumlichkeit mittels einer Kompressionswärmepumpe, die die Außenwärme außerhalb der Räumlichkeit mittels eines Fluids aufnimmt, dessen Temperatur zwischen 0° und 20°Celsius liegt und das für die zu beheizende Räumlichkeit Wärme auf einem höheren technischen Niveau liefert, wobei die Wärmepumpe mit einem nichtazeotropen Fluid-Gemisch arbeitet, wobei der Druck des Gemisches innerhalb des Verdampfers oberhalb des atmosphärischen Druckes liegt, welches mindestens 2 Bestandteile enthält, und zwar ein Hauptbestandteil, und mindestens einen zweiten Bestandteil.
Der Gebrauch von Mischungen in Wärmepumpen mit verbesserten Leistungen, indem die Mischung verdampft und kondensiert, wobei sie Wärmeprofilen folgt, die jenen der äußeren Fluide parallel sind, mit denen der Wärmeaustausch durchgeführt wird, wobei dieser Austausch gemäß dem Gegenstrom-Prinzip erfolgt, ist Gegenstand des US-amerikanischen Patents 40 89 186.
Die benutzten Mischungen sind in dem Amerikanischen Patent 40 89 186 angegeben als Mischungen von mindestens 2 Bestandteilen, die in einer Zusammensetzung benutzt werden, weshalb die resultierende Mischung nicht azeotrop ist.
Die Anwendungen, die in diesem Amerikanischen Patent 40 89 186 beschrieben sind, betreffen Fälle, bei denen die Wärme über ein großes Temperaturintervall wiedergewonnen wird. Aus diesem Grund ist in dem genannten Patent ein bevorzugtes Funktionsschema beschrieben, nach dem die in der Wärmepumpe zirkulierende Mischung in zwei Stufen kondensiert und zwar dergestalt, daß die Wärme innerhalb eines eingeschränkteren Temperaturintervalls geliefert wird, als das Temperaturintervall, bei dem die Wärme wiedergewonnen wird.
Andererseits wird in den so beschriebenen Anwendungsfällen die Mischung innerhalb eines Temperaturintervalls kondensiert, welches mindestens zum Teil oberhalb von 40°Celsius liegt.
In dem Fall, wo die Wärme innerhalb eines weiten Temperatur­ intervalls wiedergewonnen wird, wenn die benützte Mischung eine zweigliedrige Mischung ist, müssen die Proportionen der beiden die Mischung bildenden Bestandteile benachbart sein. Deshalb wird in den beiden in dem Amerikanischen Patent 40 89 186 angegebenen Beispielen in einem Fall die Mischung aus 40% Chlorodifluoromethan (R-22) und 60% Trichloro-1,1,2-Trifluor--1,1,2 Äthan (R-113) gebildet und im anderen Fall besteht die Mischung aus 38% Propan und 62% Normal-Pentan.
Zahlreiche Wärmepumpen, insbesondere zur Heizung von Räumlichkeiten, benötigen verschiedene Funktionsbedingungen. In der Tat wird in vielen Fällen die Wärme innerhalb eines relativ engen Temperaturintervalls zurückgewonnen, welches zum Beispiel zwischen 5 und 15°Celsius sein kann.
Derartige Wärmepumpen arbeiten oft mit Rückgewinnung der Wärme mittels eines Fluids, welches beispielsweise Wasser oder Luft sein kann, dessen Temperatur relativ niedrig ist, beispielsweise zwischen 0 und 20°Celsius beträgt und liefern die Wärme an ein Fluid, welches ebenfalls Wasser oder Luft sein kann, dessen Temperatur gleichermaßen relativ niedrig ist, beispielsweise zwischen 20 und 40°Celsius beträgt.
Im Falle derartiger Wärmepumpen kann das allgemein verwendete Arbeitsfluid Monochlorodifluoromethan (R-22) oder Dichlorodifluromethan (R-12) sein, die kritische Temperatur, die im folgenden durch die Benennung tc bezeichnet wird, beträgt 96°Celsius für R-22 und 112°Celsius für R-12.
Im allgemeinen sind eine erhöhte Siedetemperatur und kritische Temperatur vorteilhaft betreffend der Leistungskoeffizienten, aber sie führen zu einer erhöhten Ansaugleistung, folglich zu einer reduzierten thermischen Kapazität für einen gegebenen Kompressor. Die Wahl von R-22 und R-12 ergibt sich aus einem Kompromiß zwischen diesen beiden Zwangsläufigkeiten für die Verwendungstemperaturen der Heizung der Räumlichkeiten; der Gebrauch von R-12 ist insbesondere bestimmt für relativ hohe Temperaturniveaus, beispielsweise oberhalb von 50°Celsius.
Zum Stand der Technik ist weiterhin zu nennen die DE-OS 26 59 796.
Die DE-OS 26 59 796 betrifft ein Verfahren zur Heizung einer Räumlichkeit mittels einer Kompressionswärmepumpe, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1. Ein Betrieb unter den o.g. Bedingungen führt zu zwei Haupt­ nachteilen.
- Notwendigkeit des Arbeitens unter Unterdruck, Vakuum, zur Vermeidung des Eintretens von Luft in den Kreislauf niedrigen Druckes.
- Notwendigkeit der Verwendung eines Kompressors von großem Zylinderdurchmesser, da das spezifische Volumen der angesaugten Dämpfe sehr groß ist bei diesem Druckniveau.
Die Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik weisen somit die Nachteile des Arbeitens bei Unterdruck, die Notwendigkeit der Verwendung eines starken Kompressors sowie der Nutzung von Halogen-Fluiden auf.
Wärmepumpen gemäß dem Stand der Technik fordern im allgemeinen aus Sicherheitsgründen die Benützung von Halogen- Fluiden vom Typ Freon, um brennbare Produkte wie Kohlenwasserstoffe oder giftige Produkte wie Ammoniak zu vermeiden.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Heizung einer Räumlichkeit mittels einer Kompressionswärmepumpe zu liefern, das geringe Temperaturdifferenzen nutzt, das eine höhere Leistung liefert und das ohne Vakuum-Erfordernis und Notwendigkeit starker Kompression arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der genannten Gattung dadurch gelöst, daß die kritische Temperatur des Hauptbestandteils liegt und der Abstand zwischen den beiden Temperaturen mindestens 20°C beträgt und die molare Konzentration des zweiten Bestandteils innerhalb des Fluid- Gemisches zwischen 0,5 und 20% beträgt.
Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Zum Vergleich mit dem Stand der Technik wird noch folgendes ausgeführt:
Die DE-OS 26 59 796 beschreibt zwei Fluid-Gemische:
  • a) 40% molarer Gehalt an R-22 + 60‰ molarer Gehalt an R-113, wobei die TT kritisch (R-22) = -96°C und die TT kritisch (R-133) = -214°C beträgt. Der geringfügigere Bestandteil (R-22) hat somit eine kritische Temperatur, die niedriger ist als diejenige des Hauptbestandteils. Dies steht im Gegensatz zur Lehre der vorliegenden Erfindung.
    Bei der Druckschrift DE-OS 26 59 796 liegt die Konzentration des Bestandteils mit hoher kritischer Temperatur (R-113) nicht zwischen 0,5 und 20‰.
  • b) 38‰ molarer Gehalt an C₃H₈ (Tc = -96°C) und 62% Mol-Gehalt an C₅H₁₂ (Tc = -196°C).
    Auch hier gilt, daß der Minoritätsbestandteil eine kritische Temperatur hat, die niedriger ist als diejenige des Hauptbestandteils, und daß die Konzentration des Bestandteils mit hoher kritischer Temperatur (C₅H₁₂) nicht zwischen 0,5 und 20% liegt.
Die Gemische der DE-OS 26 59 796 sind geeignet zur Gewinnung von Wärme aus einer Quelle mit relativ erhöhter Temperatur (70 und 72°C bei den Beispielen) und unter Anwendung bei einem relativ großen Temperaturintervall (ungefähr 40°C in den Beispielen).
Diese Gemische können nicht verwendet werden unter den Bedingungen bei Wärmequelle wie Wasser oder Luft, die bei niedriger Temperatur zur Verfügung stehen und in einem Intervall von 0 bis 20°C.
In diesem Fall liegt der Verdampfungsdruck unter dem atmosphärischen Druck.
Somit sind für eine Eingangstemperatur des Außenfluids von 12°C und einer Endverdampfungstemperatur von 10°C die Verdampfungsdrücke der Gemische:
0,386 atm für 40% R-22 + 60% R-113
0,580 atm für 38% C₃H₈ + 62% C₅H₁₂
Um die Anpassungsprobleme zu reduzieren und möglicherweise den gleichen Stoff einsetzen zu können, als wenn die Wärmepumpe mit einem einzigen Körper arbeitet, ist es vorteilhaft, Gemische zu benützen, bestehend aus einem Hauptbestandteil, Basisbestandteil genannt, der derjenige ist, der benützt wird, wenn die Wärmepumpe mit einem unvermischten Bestandteil arbeitet, beispielsweise R-22 oder R-12, und einem zweiten Bestandteil in begrenztem Verhältnis, gewöhnlich unterhalb von 20 Gew.-%, beispielsweise zwischen 0,5 und 20 Gew.-% des Gemisches. Damit das genannte Verhältnis dieses zweiten Bestandteils gering bleibt, ist es notwendig, daß seine kritische Temperatur sehr verschieden von der kritischen Temperatur des Basisbestandteils ist, der Abstand zwischen den kritischen Temperaturen muß mindestens gleich 20°C sein. Die Mischung kann deshalb als asymmetrisch qualifiziert werden, die Bestandteile der Mischung sind in sehr verschiedenen Verhältnissen vorhanden.
Der zweite Bestandteil der asymmetrischen Mischung kann ein Bestandteil sein, dessen kritische Temperatur niedriger ist als die kritische Temperatur des Basisbestandteils, er kann ein Bestandteil sein, dessen kritische Temperatur höher ist als die kritische Temperatur des Basisbestand­ teils.
Man hat gefunden, daß im ersten Fall die resultierende Ausbeute bei der Benützung der Mischung viel geringer ist, als die Ausbeute, die man im zweiten Fall erhält, was das folgende Beispiel erläutert:
Beispiel 1
Im nachfolgenden wird die in der Zeichnung dargestellte schematische Wärmepumpe Wasser-Wasser betrachtet.
Diese Wärmepumpe umfaßt einen Verdampfer E1, in welchen die Mischung durch die Leitung 1 eingegeben wird und von wo die Mischung in vollständig verdampften Zustand durch die Leitung 2 austritt, einen Kompressor K1, in welchem die dampfförmige Mischung komprimiert wird und von wo die dampfförmige Mischung über die Leitung 3 austritt, um in den Kondensator E2 geleitet zu werden, den die Mischung vollständig kondensiert über die Leitung 4 verläßt, danach wird die Mischung im Entspannungsventil D1 entspannt und in den Verdampfer E1 zurückgespeist. Der Verdampfer und Kondensator werden durch Doppelröhren- Austauscher gebildet, in denen die Fluide, zwischen denen der thermische Austausch stattfindet, im Gegenstrom zirkulieren.
PÜber die Leitung 5 kommt Wasser mit einer Durchflußmenge von 1m³/h in den Verdampfer an, abgegriffen aus einem phreatischen Strom. Dieses Wasser kommt mit 12°Celsius an und tritt durch die Leitung 6 mit 4°Celsius aus. Das Wasser, welches innerhalb des Kondensators erwärmt wird, kommt über die Leitung 7 mit 20°Celsius an und tritt durch die Leitung 8 aus. Die Durchflußmenge ist gleichermaßen 1 m³/h.
Man läßt ganz am Anfang die Wärmepumpe arbeiten, indem eine Mischung verwendet wird, gebildet aus R-22 als Basisbestandteil und Trichlorofluormethan (R-11) als zweiten Bestandteil, dessen kritische Temperatur 198°Celsius ist. Indem man die Konzentration von R-11, ausgedrückt in Mol Prozent die Mischung variieren läßt, erhält man die folgenden Resultate betreffend den Leistungskoeffizienten (COP), definiert als das Verhältnis der thermischen Leistung geliefert durch die Wärmepumpe zur elektrischen Leistung, verbraucht durch den Antriebsmotor des Kompressors und die Ansaugleistung des Kompressors (Va) ausgedrückt in m³/h.
Man bemerkt also, daß die Zusammensetzung der Mischung ein Optimum besitzt für eine Konzentration von 6 Gew.-% R-11, was einer Energieeinsparung von 23 bis 24 % entspricht in bezug auf den Basisfall und das ohne Modifikation der Ausrüstung und der Austauschoberflächen.
Danach bemüht man eine Mischung gebildet aus R-22 als Basisbestandteil und Chlorotrifluoromethan (R-13), dessen kritische Temperatur bei 29°Celsius liegt, als zweiten Bestandteil. Indem man die Konzentration von R-13, ausgedrückt in Molar-% der Mischung, variieren läßt, erhält man die folgenden Resultate betreffend den Leistungskoeffizienten (COP) und die Ansaugleistung des Kompressors (Va), ausgedrückt in m³/h.
Die Zusammensetzung der Mischung besitzt ein Optimum bei einer Konzentration von 12 Gew.-% von R-13, was eine Verbrauchseinsparung von 4% bezüglich des Basisfalles bedeutet.
Man entnimmt diesem Beispiel, daß eine Mischung, bestehend aus Basisbestandteil R-22 (Tc = 96°C) und zweiten Bestandteil R-11 (Tc = 198°C), dessen kritische Temperatur höher als die kritische Temperatur von R-22 ist, zu einer viel bedeutenderen Energieeinsparung führt, als eine Mischung mit Basisbestandteil R-22 und zweitem Bestandteil R-13 (Tc = 29°C), dessen kritische Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur von R-22 liegt. Der Abstand zwischen den kritischen Temperaturen, der mindestens 20°Celsius beträgt, soll nicht übermäßig sein und wird gewöhnlich unterhalb von 150°Celsius liegen.
Die gemäß der Erfindung verwendbaren Mischungen können aus einem Basisbestandteil bestehen, der beispielsweise Chlorodifluoromethan (R-22, tc = 96°C), Dichlorodifluoro­ methan (R-22, tc = 112°C), Bromotrifluoromethan (R-13 B1, Tc = 67°C), Chloropentafluoroäthan (R-115, c = 80°C), Difluoroäthan (R-52 a, Tc = 113,5°C) oder auch ein Azeotropo wie R-502 (Tc = 82°C)[Azeotrop R-22 und R-115 (48,8/52,2 Gew.-%)], R-500 (Tc = 105,5°C)]Azeotrop R-12 und R-31 (78,0/22,0 in Gew.-%)] und aus einem zweiten Bestandteil, dessen kritische Temperatur mindestens 20°Celsius oberhalb der kritischen Temperatur des Basisbestandteils liegt und wobei der zweite Bestandteil, beispielsweise Trichlorofluoromethan (R-114, tc = 198°C), Dichlorotetrafluoroäthan (R-114, tc = 146°C), Dichlorohexafluoropropan (R-216, tc = 180°C), Dichloro­ fluoromethan (R-21, tc = 178,5°C), Oktafluorocyclobutan (c-318, tc = 115°C) ist oder auch ein Azeotrop wie R-506 (tc-142°C), [Azeotrop von R-31 und R-114 (55,1$ 44,09 Gewi-%)]
Spezifische Beispiele sind die folgenden:
R-22 + R-11
R-22 · R-114
R-115 + R-114
R-12 + R-11
R-12 + R-216
R-502 + R-114
Wie aus dem Beispiel zu entnehmen ist, ist in jedem Anwendungsfall der optimale Wert der molaren Konzentration des zweiten Bestandteils innerhalb der Mischung innerhalb der Bereichsgrenzen 0,5 und 20 Gew.-% aufzusuchen und soll nicht willkürlich gewählt werden, um vollständig die Vorteile der Erfindung zu nützen, die die Erfindung verschafft.
Eine Mischung des vorhergehenden Typs führt für eine vorgegebene Volumen- oder Molarleistung zu dem Nachteil einer gewöhnlich etwas erhöhten Ansaugleistung gegenüber dem Basisfall einer Wärmepumpe, die mit einem unvermischten Bestandteil arbeitet. Jedoch auch wenn das Kompressionsverhältnis geringer ist, wird es gewöhnlich möglich sein, den gleichen Kompressor wie im Falle eines unvermischten Bestandteils zu benützen oder einen Kompressor zu benützen, der eine geringere Investion benötigt. Als Ergebnis ist die Wärmepumpe, die mit einer Mischung des vorhergehenden Typs arbeitet, viel vorteilhafter als die Wärmepumpe, die mit einem unvermischten Bestandteil arbeitet, nichtsdestoweniger kann man versuchen, die Größe des Kompressors und folglich den Volumendurchfluß zu reduzieren, der einem gegebenen Volumendurchfluß entspricht.
Es wurde gleichermaßen gefunden, und das ist ein weiterer Vorteil dieser Erfindung, daß es möglich ist, die Vorteile eines erhöhten Gewinns des Leistungs­ koeffizienten gänzlich beizubehalten, indem das Ansaug­ volumen des Kompressors für eine vorgegebene Volumen- oder molare Durchflußmenge vermindert, indem ein Gemisch verwendet wird, welches mindestens 3 Bestandteile aufweist, dessen Basisbestandteil beispielsweise R-12 oder R-22 ist, dessen zweiter Bestandteil, dessen kritische Temperatur mindestens um 20°Celsius oberhalb der kritischen Temperatur des Basisbestandteils liegt, beispielsweise R-11, R-113 oder R-114 ist und dessen dritter Bestandteil, dessen kritische Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur des Basisbestandteils liegt, beispielsweise Monochlorotrifluoromethan (R-13) ist.
Das folgende Beispiel erlaubt genau die Art und Weise zu zeigen, nach der die Auswahl der Mischung durchgeführt werden kann.
Beispiel 2
Es wird die gleiche Wärmepumpe betrachtet, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist und wie sie schematisch in der Figur 1 dargestellt ist. Man arbeitet mit den gleichen Durchflußmengen an Wasser im Verdampfer und im Kondensator wie im Beispiel 1, das Wasser, welches die Wärme an den Verdampfer abgibt, kommt mit 12°Celsius an und verläßt diesen mit 4°Celsius, das Wasser, welches im Kondensator erwärmt wird, kommt mit 20°Celsius an.
Man benützt ein Gemisch, gebildet aus R-22 als Basisbestandteil, R-11 als zweiten Bestandteil und R-13 als dritten Bestandteil. Dabei ist eine Mischung realisiert, die 10 Gew.-% R-13 enthält, und man läßt die Konzentration von R-11 variieren. Man erhält dabei die folgenden Resultate betreffend den Leistungskoeffizienten (COP) und die Ansaugleistung des Kompressors (Va), ausgedrückt in m³/h.
Man bemerkt folglich, daß für ein Gemisch, dessen Zusammensetzung die folgende (in molaren Fraktionen) ist:
R-22 : 0,89
R-11 : 0,01
R-13 : 0,10
man einen Gewinn von 22% erhält im Vergleich zur Funktion mit R-22, welches als unvermischter Bestandteil benutzt wird.
Dieser Gewinn liegt folglich nahe demjenigen, den man im optimalen Fall des ersten Beispiels mit einer Mischung von 94 Gew.-% R-22 und 6 Gew.-% R-11 erhält. Außerdem realisiert man für einen gleichen molaren Mischungsdurchsatz einen Gewinn von 21% bei der Ansaugleistung mit der Mischung, gebildet aus 89 Gew.-% R-22, 1 Gewichtsprozent R-11 und 10 Gew.-% R-13 in bezug auf die Ansaugleistung, die mit einer Mischung von 94 Gew.-% R-22 und 6 Gew.-% R-11 erhalten wird.
Das vorhergehende Beispiel ist beispielsweise gegeben, zu zeigen, wie Mischungen mit verschiedenen Zusammensetzungen und verschiedener Natur realisiert werden können. Um eine Mischung mit drei Bestandteilen zu harmonisieren, muß diese einen Basisbestandteil enthalten, dessen Konzentration vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, in Mol, beträgt, so wie R-22 (Tc = 96°C), R-12 (tc = 112°C), R-13 B1 (tc = 67°C), R-115 (tc = 80°C), R-152a (tc = 113,5°C) oder auch ein Azeotrop wie R-502 (tc = 82°C) oder R-500 (tc = 105,5°C), desweiteren einen zweiten Bestandteil, dessen kritische Temperatur mindestens 20°Celsius oberhalb der kritischen Temperatur des Basisbestandteils liegt, wie R-11 (Tc = 198°C), R-114 (tc = 146°C), R-216 (tc = 180°C), R-21 (tc = 178,5°C), C-318 (tc = 115°C), oder auch ein Azeotrop wie R-506 (tc = 142°C) und einen dritten Bestandteil, dessen kritische Temperatur vorzugsweise mindestens 20°Celsius unterhalb der kritischen Temperatur des Basisbestandteils liegt, wie beispielsweise Chlorotrifluormethan (R-13tc = 29°C) oder Trifluoromethan (R-23tc = 25,9°C). Wenn der Basisbestandteil R-22 ist, kann der dritte Bestandteil gleichermaßen, zum Beispiel, Bromotrifluormethan (R-13 B1 tc = 67°C) oder das Azeotrop R-504 (tc = 66°C) sein. Die molare Konzentration des dritten Bestandteils innerhalb des Gemischs beträgt zwischen 5 und 20 Gew.-%. Dieses Verhältnis darf nicht zu schwach sein, um einen signifikanten Vorteil der Einführung dieses dritten Bestandteils zu erhalten, weshalb der Abstand zwischen den kritischen Temperaturen des Basisbestandteils und des dritten Bestandteils vorzugsweise innerhalb 100°Celsius liegen soll.
Die Operationsbedingungen sind gewöhnlich derart gewählt, daß der Druck des Gemisches innerhalb des Verdampfers oberhalb des atmosphärischen Druckes liegt und daß der Druck des Gemisches innerhalb des Kondensators keine übermäßigen Werte erreicht, beispielsweise oberhalb von 30 Bar.
Die Temperatur der Mischung am Ausgang des Kondensators liegt im allgemeinen zwischen 0 und 100°Celsius.
Die Wärmepumpen, in denen man die vorhergehenden Mischungen benützt, können von beliebigem Typ sein.
Der Kompressor kann beispielsweise ein Kompressor mit geschmiertem oder mit trockenem Kolben sein, ein Kompressor mit Schraube oder ein Kompressor mittels Zentrifugalkraft.
Die Austauscher können beispielsweise Doppelrohr-Austauscher, Röhren- und Kalender-Austauscher oder Plattenaustauscher sein.
Die thermische Leistung kann beispielsweise zwischen einigen Watt für Wärmepumpen, die für individuelle Heizungen benützt werden, bis zu mehreren Megawatt für Wärmepumpen, die in Kollektivheizungen benützt werden, liegen.
Das vorliegende Verfahren, das auf der Verwendung spezifischer Gemische basiert, ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn man die Wärme dadurch wegnimmt, daß man die Temperatur des äußeren Fluids in einem relativ engen Intervall hält, vorzugsweise unterhalb 15°C, beispielsweise im Intervall 5°C bis 13°C (=Spanne bzw. Unterschied zwischen der Eingangstemperatur und der Ausgangstemperatur des äußeren Fluids).

Claims (7)

1. Verfahren zur Heizung einer Räumlichkeit mittels einer Kompressionswärmepumpe, die die Außenwärme außerhalb der Räumlichkeit mittels eines Fluids aufnimmt, dessen Temperatur zwischen 0° und 20°Celsius liegt und das für die zu beheizende Räumlichkeit Wärme auf einem höheren thermischen Niveau liefert, wobei die Wärmepumpe mit einem nicht azeotrophen Fluid-Gemisch arbeitet, wobei der Druck des Gemisches innerhalb des Verdampfers oberhalb des atmosphärischen Druckes liegt, welches mindestens 2 Bestandteile enthält und zwar ein Hauptbestandteil, und mindestens einen zweiten Bestandteil, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Temperatur des zweiten Bestandteiles oberhalb der kritischen Temperatur des Hauptbestandteils liegt und der Abstand zwischen den beiden Temperaturen mindestens 20°Celsius beträgt und die molare Konzentration des zweiten Bestandteils innerhalb des Fluid- Gemisches zwischen 0,5 und 20% beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid-Gemisch eine Mischung von halogenhaltigen Kohlenwasserstoffen ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil durch einen der folgenden Bestandteile gebildet wird:
Monochlorodifluormethan (R-22), Dichlorodifluoromethan (R-12), Bromotrifluoromethan (R-13 BI), Difluoroäthan (R-152a), Chloropentafluoroäthan (R-115), Azeotrop R-502, Azeotrop R-500 und
daß der zweite Bestandteil einer der folgenden Bestandteile ist:
Trichlorofluoromethan (R-11), Dichlorotetrafluoroäthan (R-114), Dichlorohexafluoropropan (R-216), Dichlorofluoromethan (R-21), Oktafluorocyclobutan (C-318), Azeotrop R-506.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme aus dem äußeren Fluid aufgenommen wird, dessen Temperatur in einem Temperaturintervall von höchstens 15°Celsius pendelt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gemisches am Ausgang des Kondensators zwischen 0 und 100°Celsius beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch zwischen dem Fluidgemisch und dem zu beheizenden Fluid gemäß dem Gegenstrom-Prinzip durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme an ein Fluid abgegeben wird, dessen Temperatur zwischen 20 und 40°Celsius beträgt.
DE3101414A 1980-01-21 1981-01-17 Verfahren zur heizung einer raeumlichkeit mittels einer waermepumpe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens Granted DE3101414A1 (de)

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US (1) US4344292A (de)
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CA (1) CA1170067A (de)
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GB (1) GB2068996B (de)
SE (1) SE458280B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2497931A1 (fr) * 1981-01-15 1982-07-16 Inst Francais Du Petrole Procede de chauffage et de conditionnement thermique au moyen d'une pompe a chaleur a compression fonctionnant avec un fluide mixte de travail et appareil pour la mise en oeuvre dudit procede
FR2514875A1 (fr) * 1981-10-19 1983-04-22 Inst Francais Du Petrole Procede de chauffage et/ou de conditionnement thermique d'un local au moyen d'une pompe a chaleur a compression utilisant un melange specifique de fluides de travail
US4530773A (en) * 1982-12-03 1985-07-23 Daikin Kogyo Co., Ltd. Working fluids for Rankine cycle
AT378600B (de) * 1983-05-24 1985-08-26 Wein Gedeon Waermerueckgewinnungseinrichtung fuer eine kompressor-kuehlanlage
US4510064A (en) * 1984-02-13 1985-04-09 Robert D. Stevens Mixture of three refrigerants
JPS6157678A (ja) * 1984-08-29 1986-03-24 Diesel Kiki Co Ltd 冷媒及び冷凍機
KR860002704A (ko) * 1984-09-06 1986-04-28 야마시다 도시히꼬 열펌프장치
FR2575812B1 (fr) * 1985-01-09 1987-02-06 Inst Francais Du Petrole Procede de production de froid et/ou de chaleur mettant en oeuvre un melange non-azeotropique de fluides dans un cycle a ejecteur
US4687588A (en) * 1986-08-05 1987-08-18 Calmac Manufacturing Corporation Refrigerant mixture of trichlorofluoromethane and dichlorohexafluoropropane
FR2607142B1 (fr) * 1986-11-21 1989-04-28 Inst Francais Du Petrole Melange de fluides de travail utilisables dans les cycles thermodynamiques a compression comprenant du trifluoromethane et du chlorodifluoroethane
JPH02267473A (ja) * 1989-04-06 1990-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
JPH02267472A (ja) * 1989-04-06 1990-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
US5237828A (en) * 1989-11-22 1993-08-24 Nippondenso Co., Ltd. Air-conditioner for an automobile with non-azeotropic refrigerant mixture used to generate "cool head" and "warm feet" profile
US5076064A (en) * 1990-10-31 1991-12-31 York International Corporation Method and refrigerants for replacing existing refrigerants in centrifugal compressors
DE19653244A1 (de) * 1996-12-20 1998-06-25 L & R Kaeltetechnik Gmbh Kälteanlage
US20100064710A1 (en) * 2006-07-10 2010-03-18 James William Slaughter Self contained water-to-water heat pump
US20080006046A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-10 James William Slaughter Self contained water-to-water heat pump
JP5386201B2 (ja) * 2009-03-12 2014-01-15 三菱重工業株式会社 ヒートポンプ装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR609132A (fr) * 1925-02-02 1926-08-09 Stitt Refrigeration Company Agent frigorifique
FR1376155A (fr) * 1963-11-29 1964-10-23 Hoechst Ag Procédé d'obtention de froid par compression
FR1452267A (fr) * 1965-08-02 1966-02-25 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Procédé pour obtenir des rendements de refroidissement optimum dans les installations de travail à chaud
US3487653A (en) * 1968-01-26 1970-01-06 Associated Testing Lab Inc Low temperature environmental test system
DE2203728A1 (de) * 1971-03-23 1972-09-28 VEB Monsator Haushaltgroßgerätekombinat Schwarzenberg Betrieb DKK Scharfenstein, χ 9366 Scharfenstein Kühlmöbel mit Kühlfächern unterschiedlicher Temperatur, insbesondere Zweitemperatur-Haushaltkühlschrank
DD100969A1 (de) * 1972-03-24 1973-10-12
FR2319861A1 (fr) * 1975-08-01 1977-02-25 Air Liquide Perfectionnements a la pompe a chaleur
US4167101A (en) * 1975-08-14 1979-09-11 Institut Francais Du Petrole Absorption process for heat conversion
FR2337855A1 (fr) * 1976-01-07 1977-08-05 Inst Francais Du Petrole Procede de production de chaleur utilisant une pompe de chaleur fonctionnant avec un melange de fluides
FR2394767A1 (fr) * 1977-06-17 1979-01-12 Air Liquide Perfectionnements a la pompe a chaleur
US4183225A (en) * 1977-12-19 1980-01-15 Phillips Petroleum Company Process and apparatus to substantially maintain the composition of a mixed refrigerant in a refrigeration system
US4179898A (en) * 1978-07-31 1979-12-25 General Electric Company Vapor compression cycle device with multi-component working fluid mixture and method of modulating its capacity
JPS5571781A (en) * 1978-11-22 1980-05-30 Daikin Ind Ltd Mixed refrigerant

Also Published As

Publication number Publication date
GB2068996B (en) 1984-08-22
DE3101414A1 (de) 1981-11-26
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GB2068996A (en) 1981-08-19
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US4344292A (en) 1982-08-17
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FR2474151A1 (fr) 1981-07-24
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BE887095A (fr) 1981-07-16

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