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EP0046196A2 - Method for operating a monovalent alternative absorption heating installation - Google Patents

Method for operating a monovalent alternative absorption heating installation Download PDF

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Publication number
EP0046196A2
EP0046196A2 EP81105453A EP81105453A EP0046196A2 EP 0046196 A2 EP0046196 A2 EP 0046196A2 EP 81105453 A EP81105453 A EP 81105453A EP 81105453 A EP81105453 A EP 81105453A EP 0046196 A2 EP0046196 A2 EP 0046196A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
refrigerant
solvent
condenser
heating medium
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP81105453A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0046196A3 (en
EP0046196B1 (en
Inventor
Paul Dipl.-Ing. Heimbach
Peter Goebel
Franz Gruber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buderus AG
Original Assignee
Buderus AG
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 Buderus AG filed Critical Buderus AG
Priority to AT81105453T priority Critical patent/ATE9400T1/en
Publication of EP0046196A2 publication Critical patent/EP0046196A2/en
Publication of EP0046196A3 publication Critical patent/EP0046196A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0046196B1 publication Critical patent/EP0046196B1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating a monovalent alternative absorption heating system, which operates above a predetermined ambient temperature in heat pump mode and at lower temperatures in direct heating mode, with a refrigerant circuit in which a refrigerant is expelled from a refrigerant-rich solvent, liquefied, by supplying heat from the Environment evaporates and is absorbed by low-refrigerant solvent, as well as with a heating medium circuit, in which a heating medium is heated by heat exchange with condensing refrigerant and by absorbing heat of absorption.
  • a method of this type is used, for example, for space and / or process water heating in single and multi-family houses.
  • the term "mnnovalent alternative" means that the absorption heating system uses only one type of primary energy works as a heat pump up to a preselectable lowest outside air temperature, and is operated below this temperature by direct heat transfer from the same primary energy source to the heating medium.
  • the object of the present invention is therefore to develop a method of the type mentioned at the outset which is distinguished by low heat losses and better heating output.
  • the heating medium in direct heating mode, is bypassed by the refrigerant condenser and absorber via a heat exchanger separate from the refrigerant condenser and is heated there by direct supply of combustion heat in the heat generator or by heat exchange with low-refrigerant solvent.
  • heating of the heating medium in direct heating mode is carried out in a heat exchanger provided exclusively for this purpose.
  • the separate heat exchanger is either flowed through by a low-refrigerant solvent or it is arranged in the heat generator and the combustion heat generated in the burner of the heat generator is fed directly to it.
  • the object of the invention achieves the advantage that the heat transfer to the heating medium is carried out under optimal conditions.
  • heating of the absorber and the refrigerant condenser can also be avoided in this way. The heat losses in the system are thus reduced.
  • the low-refrigerant solvent is in a temperature changer after its heat exchange with the heating medium Bring heat exchange with refrigerant-rich solvent. With this procedure, the above-mentioned excessive cooling of the low-refrigerant solvent can be prevented.
  • the heating medium is additionally heated by heat exchange with steam flowing out of a rectifier in a return condenser and / or with flue gas withdrawing from the heat generator.
  • devices for supplying heat from the environment to the refrigerant evaporator and absorber are switched off in direct heating mode.
  • Such devices are, for example, fans for supplying ambient air and valves for preventing the supply of refrigerant from the evaporator to the absorber.
  • a further refinement of the subject matter of the invention has proven to be expedient, according to which the switching and control processes required when switching from heat pump to direct heating mode and vice versa are controlled by a central control unit.
  • a device for carrying out the method according to the invention comprises a refrigerant circuit which contains an expeller, a condenser, an evaporator and an absorber, and a heating medium circuit which is in heat-exchanging connection with the condenser and the absorber, and is characterized by a separate heat exchanger in the heating medium supply line, which has a further flow cross section for low-refrigerant solvent, or is arranged in the heat generator.
  • the separate heat exchanger is located outside the heat generator, in the second case it is located near the heat generator in the heat generator.
  • the heat generator in heat pump and direct heating mode is alternatively assigned to the expeller or the separate heat exchanger.
  • Rotatable flaps are arranged between the heat generator and the expeller or the heat exchanger, which, depending on the position, cause heat to be transferred only to the expeller or only to the heat exchanger.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention is characterized by a rectifier for rectifying the refrigerant-solvent / vapor mixture expelled from the solvent, with a return condenser connected to the heating medium supply line.
  • a flue gas cooler is arranged in the heating medium feed line after the return condenser in the flue gas stream of the heat generator.
  • Return condenser and flue gas cooler are used for additional heating of the heating medium.
  • a bypass line for the refrigerant which bypasses the condenser and the absorber, is provided.
  • the absorption heating system shown in FIG. 1 has a heat generator 1 which is equipped with a heat generator 2, for example an atmospheric gas burner 2.
  • the absorption heating system contains a solvent circuit which in the direction of flow of the solvent contains a solvent pump 3, a temperature changer 4, a rectifier 5, an expeller 6 arranged in the heat generator 1, a separator 7 and an absorber 8.
  • a refrigerant circuit is also provided, which begins in the vapor space of the separator 7 and leads via the head of the rectifier 5, a condenser 10, a cold exchanger 22 and an evaporator 11 designed as an air cooler to the absorber 8 and passes there into the solvent circuit.
  • a mixture of ammonia and water is used as the refrigerant-solvent mixture.
  • This mixture is removed from the bottom of the absorber 8, brought into heat exchange with low-refrigerant solvent in the temperature changer 4 and then fed to the rectifier 5.
  • this gas mixture is concentrated in refrigerant, while a refrigerant-rich solvent accumulates in the sump of the rectifier 5. That cold Medium-rich solvent is fed to the expeller 6, heated there by supplying heat of combustion and brought to high pressure, and separated in the subsequent separator 7 into a refrigerant-rich gas fraction and a liquid fraction containing low-refrigerant solvent.
  • the liquid fraction is passed through a multi-way solenoid valve 20, which releases the temperature changer 4 during heat pump operation.
  • the low-refrigerant solvent is brought into heat exchange with a refrigerant-rich solvent and is then added to the head of the absorber 8 via a device which regulates the flow rate as a function of the liquid level in the sump of the rectifier 5, for example a float regulator.
  • the absorption heating system contains a heating medium circuit in which a heating medium is circulated by a circulation pump 12.
  • the heating medium is guided in heat pump operation via a multi-way solenoid valve 19 via heating coils 14 and 15 in the condenser 10 and in the absorber 8, where it absorbs heat.
  • the heating medium is further heated in a return cooler 9 arranged in the head of the rectifier 5 and in a flue gas cooler 16 arranged in the flue gas outlet of the heat generator 1.
  • the heating medium reaches the circulation pump 12 via a heat exchanger 18 according to the invention, from where it is fed to a consumer group 13, in which it emits heat.
  • the multi-way solenoid valve 20 is switched when the heating is switched to direct heating mode, so that the low-refrigerant hot solvent is passed into the heat exchanger 18 and is brought into heat exchange with the heating medium there.
  • the separate heat exchanger 18 is dimensioned according to the heat exchange conditions that occur and therefore enables an optimization of the heating output the plant. After flowing through the separate heat exchanger 18, the low-refrigerant solvent is passed into the temperature changer 4 as in heat exchange operation.
  • All switching operations are controlled by a central control unit 23 in accordance with a preprogrammed function sequence for direct heating or heat pump operation.
  • encoder data e.g. Signals from a temperature sensor fed (arrow 25), which are then converted into corresponding switching signals (arrow 26).
  • the energy supply to the control unit 23 is symbolized by an arrow 27.
  • FIG. 2 shows a heat generator 1 for the method according to the invention, the separate heat exchanger 28 being arranged in the heat generator 1.
  • the heat generator 1 contains a heat generator, in the example shown an atmospheric gas burner 2. Above the burner 2, on the one hand, the expeller 6 and, on the other hand, the heat exchanger 28 according to the invention are arranged.
  • the heat exchanger 28 consists of several heating coils, which are arranged around the expeller over the inner circumference of the heat generator 1.
  • the expeller 6 and the heat exchanger 28 are separated from one another by a jacket 29. At the lower edge of the jacket 29 flaps 30 are arranged, which depending on the operating state of the heating system between burner 2 and expeller 6 (in direct heating mode) or heat exchanger 28 (heat pump mode, dashed line) are placed.
  • the heat released in the heat generator is transferred directly to the heat exchanger 28 in direct heating mode.
  • the flue gas cooler 16 is located in the flue gas stream (arrow 33) withdrawing from the heat generator 1.
  • solenoid valve 32 which is also controlled by the central control unit 23 (FIG. 1), either directly into the flue gas cooler 16 (in the case of heat pump operation) or first into the heat exchanger 28 passed and introduced after its heating between the solenoid valve 32 and the flue gas cooler 16 in the heating medium flow line (direct heating mode).

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Abstract

A method of operating a monovalent alternative absorption heating plant an apparatus operated by this method in which above a predetermined ambient temperature, the system is operated in a heat pump mode and at lower temperatures, in a direct heating mode. The system uses a coolant (refrigerant) circulation path in which the coolant is driven out of a solvent enriched with the coolant, is liquefied, is vaporized by heat exchange with the environment and is absorbed by coolant-poor solvent. The system also has a heat carrier circulation in which the heat carrier is heated by heat exchange with the continuing coolant and thus takes up absorption heat. According to the invention, in the direct heating mode, the heat carrier bypasses the coolant condenser and absorber and is passed through a heat exchanger separate from the coolant condenser and is there heated directly by combustion heat in a heat generator or by heat exchange with the coolant-poor solvent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer monovalent alternativen Absorptionsheizanlage, die oberhalb einer vorgegebenen Umgebungstemperatur im Wärmepumpbetrieb und bei tieferen Temperaturen im Direktheizbetrieb arbeitet, mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Kältemittel aus einem kältemittelreichen Lösungsmittel ausgetrieben, verflüssigt, durch Wärmezufuhr aus der Umwelt verdampft und von kältemittelarmem Lösungsmittel absorbiert wird, sowie mit einem Heizmittelkreislauf, in dem ein Heizmittel durch Wärmetausch mit kondensierendem Kältemittel und durch Aufnahme von Absorptionswärme erwärmt wird.The invention relates to a method and a device for operating a monovalent alternative absorption heating system, which operates above a predetermined ambient temperature in heat pump mode and at lower temperatures in direct heating mode, with a refrigerant circuit in which a refrigerant is expelled from a refrigerant-rich solvent, liquefied, by supplying heat from the Environment evaporates and is absorbed by low-refrigerant solvent, as well as with a heating medium circuit, in which a heating medium is heated by heat exchange with condensing refrigerant and by absorbing heat of absorption.

Ein Verfahren dieser Art dient beispielsweise zur Raum-und/oder Brauchwasserheizung in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Der Begriff "mnnovalent alternativ" besagt, daß die Absorptionsheizanlage mit nur einer Primärenergieart bis zu einer vorwählbaren tiefsten Außenlufttemperatur als Wärmepumpe arbeitet, und unterhalb dieser Temperatur durch direkte Wärmeübertragung vom selben Primärenergieträger auf das Heizmittel betrieben wird.A method of this type is used, for example, for space and / or process water heating in single and multi-family houses. The term "mnnovalent alternative" means that the absorption heating system uses only one type of primary energy works as a heat pump up to a preselectable lowest outside air temperature, and is operated below this temperature by direct heat transfer from the same primary energy source to the heating medium.

Eine nach einem solchen Verfahren arbeitente Absorptionsheizanlage ist in der deutschen Offenlegungsschrift 27 58 773 beschrieben. Dort sind zweierlei Verfahrensvarianten zur Umschaltung der Heizanlage von Wärmepump- auf Direktheizbetrieb gezeigt. Im einen Fall wird das im Wärmegenerator aufgeheizte Lösungsmittel direkt in den Absorber geführt, wo die Wärme an das Heizmittel übertragen wird. Im anderen Fall wird das aufgeheizte Lösungsmittel nacheinander im Kältemittelverflüssiger und im Absorber in Wärmetausch mit dem Heizmittel gebracht.An absorption heating system working according to such a method is described in German Offenlegungsschrift 27 58 773. There are two different process variants for switching the heating system from heat pump to direct heating mode are shown. In one case, the solvent heated in the heat generator is fed directly into the absorber, where the heat is transferred to the heating medium. In the other case, the heated solvent is brought into heat exchange with the heating medium in the refrigerant condenser and in the absorber.

In beiden Fällen ist es jedoch als nachteilig anzusehen, daß mehrere Anlagenteile, wie z.B. der Absorber, der Verflüssiger und die Lösungsmittelpumpe, gegenüber dem Wärmepumpbetrieb deutlich wärmer werden, was zu erheblichen Wärmeverlusten führt. Da überdies der Wärmetausch zwischen kältemittelarmem und kältemittelreichem Lösungsmittel unterbrochen wird, führt die Expansion des kältemittelarmen Lösungsmittels vom höheren Druck des Austreibers auf den niedrigeren Druck des Absorbers zu einer starken Abkühlung des Lösungsmittels und damit zu einer Verkleinerung der Temperaturdifferenz zwischen Lösungsmittel und Heizmittel im Absorber.In both cases, however, it is to be regarded as disadvantageous that several system parts, e.g. the absorber, the condenser and the solvent pump become significantly warmer compared to heat pump operation, which leads to considerable heat losses. In addition, since the heat exchange between low-refrigerant and high-refrigerant solvents is interrupted, the expansion of the low-refrigerant solvent from the higher pressure of the expeller to the lower pressure of the absorber leads to a strong cooling of the solvent and thus to a reduction in the temperature difference between solvent and heating medium in the absorber.

Es hat sich außerdem als nachteilig erwiesen, daß das kältemittelarme Lösungsmittel bei Direktheizbetrieb in den Kondensator gelangt. Beim Zurückschalten auf Wärmepumpbetrieb gelangt Lösungsmittel in den Verdampfer, was zu sehr großen Kälteleistungsverlusten führt. Ferner treten beim Umschalten von Wärmepump- auf Direktheizbetrieb erhebliche Wärmeverluste auf, da der aus dem Lösungsmittel ausgetriebene Kältemitteldampf bei der Kondensation im Verdampfer seine Kondensationswärme an die Umgebung (Wärmequelle) abgibt.It has also proven to be disadvantageous that the low-refrigerant solvent gets into the condenser during direct heating operation. When switching back to heat pump operation, solvent gets into the evaporator, which leads to very large losses in cooling capacity. Furthermore, when switching from heat pump to direct heating operation, considerable heat occurs dissolve because the refrigerant vapor expelled from the solvent releases its heat of condensation to the environment (heat source) during condensation in the evaporator.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das sich durch geringe Wärmeverluste und bessere Heizleistung auszeichnet.The object of the present invention is therefore to develop a method of the type mentioned at the outset which is distinguished by low heat losses and better heating output.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Direktheizbetrieb das Heizmittel unter Umgehung von Kältemittelverflüssiger und Absorber über einen von dem Kältemittelverflüssiger separaten Wärmetauscher geleitet und dort durch Direktzufuhr von Verbrennungswärme im Wärmegenerator oder durch Wärmetausch mit kältemittelarmem Lösungsmittel angewärmt wird.This object is achieved in that, in direct heating mode, the heating medium is bypassed by the refrigerant condenser and absorber via a heat exchanger separate from the refrigerant condenser and is heated there by direct supply of combustion heat in the heat generator or by heat exchange with low-refrigerant solvent.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Erwärmung des Heizmittels beim Direktheizbetrieb in einem ausschließlich für diesen Zweck vorgesehenen Wärmetauscher durchgeführt. Der separate Wärmetauscher wird entweder von kältemittelarmem Lösungsmittel durchströmt oder er ist im Wärmegenerator angeordnet und es wird ihm direkt die im Brenner des Wärmegenerators erzeugte Verbrennungswärme zugeführt.In the method according to the invention, heating of the heating medium in direct heating mode is carried out in a heat exchanger provided exclusively for this purpose. The separate heat exchanger is either flowed through by a low-refrigerant solvent or it is arranged in the heat generator and the combustion heat generated in the burner of the heat generator is fed directly to it.

Durch den Erfindungsgegenstand wird der Vorteil erreicht, daß die Wärmeübertragung auf das Heizmittel unter optimalen Bedingungen-durchgeführt wird. Insbesondere läßt sich auf diese Weise auch eine Erwärmung des Absorbers und des Kältemittelverflüssigers vermeiden. Die Wärmeverluste der Anlage werden somit reduziert.The object of the invention achieves the advantage that the heat transfer to the heating medium is carried out under optimal conditions. In particular, heating of the absorber and the refrigerant condenser can also be avoided in this way. The heat losses in the system are thus reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird nach seinem Wärmetausch mit dem Heizmittel das kältemittelarme Lösungsmittel in einem Temperaturwechsler in Wärmetausch mit kältemittelreichem Lösungsmittel gebracht. Mit dieser Verfahrensweise läßt sich die obenerwähnte zu starke Abkühlung des kältemittelarmen Lösungsmittels verhindern.In an advantageous embodiment of the subject of the invention, the low-refrigerant solvent is in a temperature changer after its heat exchange with the heating medium Bring heat exchange with refrigerant-rich solvent. With this procedure, the above-mentioned excessive cooling of the low-refrigerant solvent can be prevented.

Es erweist sich als zweckmäßig, wenn in Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes das Heizmittel zusätzlich durch Wärmetausch mit aus einem Rektifikator abströmendem Dampf in einem Rücklaufkondensator und/oder mit aus dem Wärmegenerator abziehendem Rauchgas angewärmt wird.It has proven to be expedient if, in a further development of the subject matter of the invention, the heating medium is additionally heated by heat exchange with steam flowing out of a rectifier in a return condenser and / or with flue gas withdrawing from the heat generator.

Durch den Wärmetausch mit dem Rauchgas wird die im Rauchgas enthaltene Restwärme genutzt. Dieser Wärmetauschvorgang ist nicht zu verwechsän mit der erfindungsgemäßen Direktübertragung von Verbrennungswärme auf das Heizmittel.By exchanging heat with the flue gas, the residual heat contained in the flue gas is used. This heat exchange process is not to be confused with the direct transfer of combustion heat to the heating medium according to the invention.

Es ist von Vorteil, wenn gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Direktheizbetrieb Einrichtungen zur Zuführung von Wärme aus der Umgebung zum Kältemittelverdampfer und Absorber abgeschaltet werden. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise Ventilatoren zur Zuführung von Umgebungsluft und Ventile zur Unterbindung der Kältemittelzufuhr vom Verdampfer zum Absorber.It is advantageous if, according to one embodiment of the method according to the invention, devices for supplying heat from the environment to the refrigerant evaporator and absorber are switched off in direct heating mode. Such devices are, for example, fans for supplying ambient air and valves for preventing the supply of refrigerant from the evaporator to the absorber.

Als zweckmäßig hat sich eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes erwiesen, gemäß der die bei der Umschaltung von Wärmepumpe- auf Direktheizbetrieb und umgekehrt erforderlichen Schalt- und Regelungsvorgänge von einer zentralen Regeleinheit gesteuert werden.A further refinement of the subject matter of the invention has proven to be expedient, according to which the switching and control processes required when switching from heat pump to direct heating mode and vice versa are controlled by a central control unit.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Kältemittelkreislauf, der einen Austreiber, einen Verflüssiger, einen Verdampfer und einen Absorber enthält, sowie einen mit dem Verflüssiger und dem Absorber in wärmetauschender Verbindung stehenden Heizmittelkreislauf, und ist gekennzeichnet durch einen separaten Wärmetauscher in der Heizmittelvorlaufleitung, der einen weiteren Strömungsquerschnitt für kältemittelarmes Lösungsmittel aufweist, oder im Wärmegenerator angeordnet ist.A device for carrying out the method according to the invention comprises a refrigerant circuit which contains an expeller, a condenser, an evaporator and an absorber, and a heating medium circuit which is in heat-exchanging connection with the condenser and the absorber, and is characterized by a separate heat exchanger in the heating medium supply line, which has a further flow cross section for low-refrigerant solvent, or is arranged in the heat generator.

Im ersten Fall befindet sich der separate Wärmetauscher außerhalb des Wärmegenerators, im zweiten Fall befindet er sich in der Nähe des Wärmeerzeugers im Wärmegenerator. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Wärmeerzeuger beim Wärmepump- und Direktheizbetrieb alternativ dem Austreiber bzw. dem separaten Wärmeaustauscher zugeordnet. Zwischen dem Wärmegenerator und dem Austreiber bzw. dem Wärmetauscher sind drehbare Klappen angeordnet, die je nach Stellung bewirken, daß Wärme nur an den Austreiber oder nur an den Wärmetauscher übertragen wird.In the first case the separate heat exchanger is located outside the heat generator, in the second case it is located near the heat generator in the heat generator. In the second embodiment, the heat generator in heat pump and direct heating mode is alternatively assigned to the expeller or the separate heat exchanger. Rotatable flaps are arranged between the heat generator and the expeller or the heat exchanger, which, depending on the position, cause heat to be transferred only to the expeller or only to the heat exchanger.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Rektifikator zur Rektifikation des aus dem Lösungsmittel ausgetriebenen Kältemittel-Lösungsmittel-Dampfgemisches, mit einem an die Heizmittelvorlaufleitung angeschlossenen Rücklaufkondensator.A preferred embodiment of the device according to the invention is characterized by a rectifier for rectifying the refrigerant-solvent / vapor mixture expelled from the solvent, with a return condenser connected to the heating medium supply line.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn nach dem Rücklaufkondensator im Rauchgasstrom des Wärmegenerators ein Rauchgaskühler in der Heizmittelvorlaufleitung angeordnet ist.It is also advantageous if a flue gas cooler is arranged in the heating medium feed line after the return condenser in the flue gas stream of the heat generator.

Rücklaufkondensator und Rauchgaskühler dienen zur zusätzlichen Erwärmung des Heizmittels.Return condenser and flue gas cooler are used for additional heating of the heating medium.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine den Verflüssiger und den Absorber umgehende absperrbare Bypaßleitung für das Kältemittel vorgesehen.In a further development of the device according to the invention, a bypass line for the refrigerant, which bypasses the condenser and the absorber, is provided.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention and further details of the invention are explained in more detail with reference to schematically illustrated exemplary embodiments.

Hierbei zeigen:

  • Figur 1 eine schematische Darstellung einer Absorptionsheizanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Figur 2 einen Wärmegenerator für eine erfindungsgemäße Absorptionsheizanlage.
Here show:
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an absorption heating system for carrying out the method according to the invention,
  • Figure 2 shows a heat generator for an absorption heating system according to the invention.

Die in Figur 1 dargestellte Absorptionsheizanlage weist einen Wärmegenerator 1 auf, der mit einem Wärmeerzeuger 2, beispielsweise einem atmosphärischen Gasbrenner 2 , ausgestattet ist. Die Absorptionsheizanlage enthält einen Lösungsmittelkreislauf, der in Strömungsrichtung des Lösungsmittels nacheinander eine Lösungsmittelpumpe 3 , einen Temperaturwechsler 4 , einen Rektifikator 5 , einen im Wärmegenerator 1 angeordneten Austreiber 6 , einen Abscheider 7 und einen Absorber 8 enthält.The absorption heating system shown in FIG. 1 has a heat generator 1 which is equipped with a heat generator 2, for example an atmospheric gas burner 2. The absorption heating system contains a solvent circuit which in the direction of flow of the solvent contains a solvent pump 3, a temperature changer 4, a rectifier 5, an expeller 6 arranged in the heat generator 1, a separator 7 and an absorber 8.

Es ist ferner ein Kältemittelkreislauf vorgesehen, der im Dampfraum des Abscheiders 7 beginnt und über den Kopf des Rektifikators 5 , einen Verflüssiger 10 , einen Kältetauscher 22 und einen als Luftkühler ausgebildeten Verdampfer 11 zum Absorber 8 führt und dort in den Lösungsmittelkreislauf übergeht.A refrigerant circuit is also provided, which begins in the vapor space of the separator 7 and leads via the head of the rectifier 5, a condenser 10, a cold exchanger 22 and an evaporator 11 designed as an air cooler to the absorber 8 and passes there into the solvent circuit.

Als Kältemittel-Lösungsmittel-Gemisch wird beispielsweise ein Gemisch von Ammoniak und Wasser verwendet. Dieses Gemisch wird aus dem Sumpf des Absorbers 8 entnommen, im Temperaturwechsler 4 in Wärmetausch mit kältemittelarmem Lösungsmittel gebracht und dann dem Rektifikator 5 zugeführt. Dort erfolgt im Austausch mit einer kältemittelreichen Gasfraktion eine Konzentrierung dieses Gasgemisches an Kältemittel, während sich ein kältemittelreiches Lösungsmittel im Sumpf des Rektifikators 5 ansammelt. Das kältemittelreiche Lösungsmittel wird dem Austreiber 6 zugeführt, dort durch Zufuhr von Verbrennungswärme erhitzt und auf hohen Druck gebracht, und im nachfolgenden Abscheider 7 in eine kältemittelreiche Gasfraktion und eine kältemittelarmes Lösungsmittel enthaltende Flüssigfraktion getrennt. Die Flüssigfraktion wird über ein Mehrwege-Magnetventil 20 geführt, das bei Wärmepumpbetrieb den Temperaturwechsler 4 freigibt. Dort wird das kältemittelarme Lösungsmittel in Wärmetausch mit kältemittelreichem Lösungsmittel gebracht und anschließend über einer die Durchflußmenge in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Sumpf des Rektifikators 5 regelnden Einrichtung, z.B. einem Schwimmregler, am Kopf des Absorbers 8 aufgegeben.For example, a mixture of ammonia and water is used as the refrigerant-solvent mixture. This mixture is removed from the bottom of the absorber 8, brought into heat exchange with low-refrigerant solvent in the temperature changer 4 and then fed to the rectifier 5. There, in exchange with a refrigerant-rich gas fraction, this gas mixture is concentrated in refrigerant, while a refrigerant-rich solvent accumulates in the sump of the rectifier 5. That cold Medium-rich solvent is fed to the expeller 6, heated there by supplying heat of combustion and brought to high pressure, and separated in the subsequent separator 7 into a refrigerant-rich gas fraction and a liquid fraction containing low-refrigerant solvent. The liquid fraction is passed through a multi-way solenoid valve 20, which releases the temperature changer 4 during heat pump operation. There, the low-refrigerant solvent is brought into heat exchange with a refrigerant-rich solvent and is then added to the head of the absorber 8 via a device which regulates the flow rate as a function of the liquid level in the sump of the rectifier 5, for example a float regulator.

Schließlich enthält die Absorptionsheizanlage einen Heizmittelkreis, in dem ein Heizmittel von einer Umwälzpumpe 12 umgewälzt wird. Das Heizmittel wird beim Wärmepumpbetrieb über ein Mehrwege-Magnetventil 19 über Heizschlangen 14 und 15 im Verflüssiger 10 und im Absorber 8 geführt, wo es jeweils Wärme aufnimmt. In einem im Kopf des Rektifikators 5 angeordneten Rücklaufkühler 9 und einem im Rauchgasabzug des Wärmegenerators 1 angeordneten Rauchgaskühler 16 wird das Heizmittel weiter erwärmt. Über einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 18 gelangt das Heizmittel zur Umwälzpumpe 12 , von wo es einer Verbrauchergruppe 13 zugeführt wird, in der es eine Wärme abgibt.Finally, the absorption heating system contains a heating medium circuit in which a heating medium is circulated by a circulation pump 12. The heating medium is guided in heat pump operation via a multi-way solenoid valve 19 via heating coils 14 and 15 in the condenser 10 and in the absorber 8, where it absorbs heat. The heating medium is further heated in a return cooler 9 arranged in the head of the rectifier 5 and in a flue gas cooler 16 arranged in the flue gas outlet of the heat generator 1. The heating medium reaches the circulation pump 12 via a heat exchanger 18 according to the invention, from where it is fed to a consumer group 13, in which it emits heat.

Gemäß der Erfindung wird bei Umschalten der Heizung auf Direktheizbetrieb das Mehrwege-Magnetventil 20 umgeschaltet, so daß das kältemittelarme heiße Lösungsmittel in den Wärmetauscher 18 geleitet und dort in Wärmetausch mit dem Heizmittel gebracht wird. Der separate Wärmetauscher 18 ist entsprechend den auftretenden Wärmetauschbedingungen dimensioniert und ermöglicht daher eine Optimierung der Heizleistung der Anlage. Nach Durchströmen des separaten Wärmetauschers 18 wird das kältemittelarme Lösungsmittel wie beim Wärmetauschbetrieb in den Temperaturwechsler 4 geleitet.According to the invention, the multi-way solenoid valve 20 is switched when the heating is switched to direct heating mode, so that the low-refrigerant hot solvent is passed into the heat exchanger 18 and is brought into heat exchange with the heating medium there. The separate heat exchanger 18 is dimensioned according to the heat exchange conditions that occur and therefore enables an optimization of the heating output the plant. After flowing through the separate heat exchanger 18, the low-refrigerant solvent is passed into the temperature changer 4 as in heat exchange operation.

Gleichzeitig wird beim Umschalten das Mehrwege-Magnetventil 19 umgeschaltet und das Heizmittel über eine Bypaßleitung 24 am Verflüssiger 10 und Absorber 8 vorbeigeleitet. Auf diese Weise wird eine zu starke Erwärmung dieser Anlagenteile mit allen damit verbundenen Nachteilen bei Direktheizbetrieb vermieden.At the same time the multi-way solenoid valve 19 is switched over and the heating medium is bypassed the condenser 10 and the absorber 8 via a bypass line 24. In this way, excessive heating of these system parts with all the associated disadvantages in direct heating operation is avoided.

Außerdem wird bei der Betriebsumschaltung die Dampfrückleitung vom Luftkühler 11 zum Absorber abgesperrt und der Ventilator 17 abgeschaltet.In addition, the steam return line from the air cooler 11 to the absorber is shut off and the fan 17 is switched off during the switching operation.

Sämtliche Schaltvorgänge werden entsprechend einer vorprogrammierten Funktionsfolge für Direktheiz- oder Wärmepumpbetrieb von einer zentralen Regeleinheit 23 gesteuert. Hierzu werden der Regeleinheit 23 Geberdaten, z.B. Signale eines Temperaturfühlers, zugeführt (Pfeil 25), die dann in entsprechende Schaltsignale umgewandelt werden (Pfeil 26). Die Energiezufuhr zu der Regeleinheit 23 ist durch einen Pfeil 27 versinnbildlicht.All switching operations are controlled by a central control unit 23 in accordance with a preprogrammed function sequence for direct heating or heat pump operation. For this purpose, encoder data 23, e.g. Signals from a temperature sensor fed (arrow 25), which are then converted into corresponding switching signals (arrow 26). The energy supply to the control unit 23 is symbolized by an arrow 27.

Figur 2 zeigt einen Wärmegenerator 1 für das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der separate Wärmetauscher 28 im Wärmegenerator 1 angeordnet ist.FIG. 2 shows a heat generator 1 for the method according to the invention, the separate heat exchanger 28 being arranged in the heat generator 1.

Der Wärmegenerator 1 enthält einen Wärmeerzeuger, im gezeigten Beispiel einen atmosphärischen Gasbrenner 2 . Oberhalb des Brenners 2 ist einerseits der Austreiber 6 und andererseits der erfindungsgemäße Wärmetauscher 28 angeordnet. Der Wärmetauscher 28 besteht im gezeigten Beispiel aus mehreren Heizschlangen, die über den inneren Umfang des Wärmegenerators 1 um den Austreiber herum angeordnet sind. Austreiber 6 und Wärmetauscher 28 sind durch einen Mantel 29 voneinander getrennt. Am unteren Rand des Mantels 29 sind Klappen 30 angeordnet, die je nach Betriebszustand der Heizanlage zwischen Brenner 2 und Austreiber 6 (bei Direktheizbetrieb) oder Wärmetauscher 28 (Wärmepumpbetrieb, gestrichelte Darstellung) gestellt sind. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß bei Direktheizbetrieb die im Wärmegenerator freigesetzte Wärme direkt an den Wärmetauscher 28 übertragen. Oberhalb des Austreibers 6 und des Wärmetauschers 28 befindet sich im aus dem Wärmegenerator 1 abziehenden Rauchgasstrom (Pfeil 33) der Rauchgaskühler 16.The heat generator 1 contains a heat generator, in the example shown an atmospheric gas burner 2. Above the burner 2, on the one hand, the expeller 6 and, on the other hand, the heat exchanger 28 according to the invention are arranged. In the example shown, the heat exchanger 28 consists of several heating coils, which are arranged around the expeller over the inner circumference of the heat generator 1. The expeller 6 and the heat exchanger 28 are separated from one another by a jacket 29. At the lower edge of the jacket 29 flaps 30 are arranged, which depending on the operating state of the heating system between burner 2 and expeller 6 (in direct heating mode) or heat exchanger 28 (heat pump mode, dashed line) are placed. In this way, according to the invention, the heat released in the heat generator is transferred directly to the heat exchanger 28 in direct heating mode. Above the expeller 6 and the heat exchanger 28, the flue gas cooler 16 is located in the flue gas stream (arrow 33) withdrawing from the heat generator 1.

Das vom in der Figur nicht gezeigten Rücklaufkühler 9 kommende Heizmittel 31 gelangt über ein Mehrwege-Magnetventil 32 , das ebenfalls von der zentralen Regeleinheit 23 (Figur 1) gesteuert ist, entweder direkt in den Rauchgaskühler 16 (bei Wärmepumpenbetrieb) oder wird zunächst in den Wärmetauscher 28 geleitet und nach seiner Anwärmung zwischen dem Magnetventil 32 und dem Rauchgaskühler 16 in die Heizmittelvorlaufleitung eingeleitet (Direktheizbetrieb).The heating medium 31 coming from the return cooler 9, not shown in the figure, passes via a multi-way solenoid valve 32, which is also controlled by the central control unit 23 (FIG. 1), either directly into the flue gas cooler 16 (in the case of heat pump operation) or first into the heat exchanger 28 passed and introduced after its heating between the solenoid valve 32 and the flue gas cooler 16 in the heating medium flow line (direct heating mode).

Bei dieser Anordnung entfällt selbstverständlich der Wärmetauscher 18 und das Mehrwege-Magnetventil 20 gemäß Figur 1 .With this arrangement, of course, the heat exchanger 18 and the multi-way solenoid valve 20 according to FIG. 1 are omitted.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben einer monovalent alternativen Absorptionsheizanlage, die oberhalb einer vorgegebenen Umgebungstemperatur im Wärmepumpbetrieb und bei tieferen Temperaturen im Direktheizbetrieb arbeitet, mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Kältemittel aus einem kältemittelreichenlösungsmittel ausgetrieben, verflüssigt, durch Wärmezufuhr aus der Umwelt verdampft und von kältemittelarmem Lösungsmittel absorbiert wird, sowie mit einem Heizmittelkreislauf, in dem ein Heizmittel durch Wärmetausch mit kondensierendem Kältemittel und durch Aufnahme von Absorptionswärme erwärmt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Direktheizbetrieb das Heizmittel unter Umgehung von Kältemittelverflüssiger (10) und Absorber (8) über einen von dem Kältemittelverflüssiger (10) separaten Wärmetauscher (18, 20) geleitet und dort durch Direktzufuhr von Verbrennungswärme im Wärmegenerator (1) oder durch Wärmetausch mit kältemittelarmem Lösungsmittel angewärmt wird.1.Procedure for operating a monovalent alternative absorption heating system, which operates above a predetermined ambient temperature in heat pump mode and at lower temperatures in direct heating mode, with a refrigerant circuit in which a refrigerant is expelled from a refrigerant-rich solvent, liquefied, evaporated by supplying heat from the environment and by low-refrigerant solvent is absorbed, as well as with a heating medium circuit, in which a heating medium is heated by heat exchange with condensing refrigerant and by absorption heat absorption,
characterized,
that in direct heating mode the heating medium is bypassed by the refrigerant condenser (10) and absorber (8) via a heat exchanger (18, 20) separate from the refrigerant condenser (10) and there by direct supply of combustion heat in the heat generator (1) or by heat exchange with low-refrigerant solvent is warmed up. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach seinem Wärmetausch mit dem Heizmittel das kältemittelarme Lösungsmittel in Wärmetausch mit kältemittelreichem Lösungsmittel in einen Temperaturwechsler (4) gebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that after its heat exchange with the heating medium, the low-refrigerant solvent in heat exchange with refrigerant-rich solvent is brought into a temperature changer (4). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnete daß das Heizmittel zusätzlich durch Wärmetausch mit aus einem Rektifikator (5) abströmendem Dampf in einem Rücklaufkondensator (9) und/oder mit aus dem Wärmegenerator (1) abziehendem Rauchgas angewärmt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the heating means is additionally heated by heat exchange with outflowing from a rectifier (5) steam in a return condenser (9) and / or with flue gas withdrawing from the heat generator (1). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Direktheizbetrieb Einrichtungen zur Zuführung von Wärme aus der Umgebung zum Kältemittelverdampfer (11) und Absorber (8) abgeschaltet werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that devices for supplying heat from the environment to the refrigerant evaporator (11) and absorber (8) are switched off in direct heating mode. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Umschaltung von Wärmepump- auf Direktheizbetrieb und umgekehrt erforderlichen Schalt- und Regelungsvorgänge von einer zentralen Regeleinheit (23) gesteuert werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the switching and control processes required for switching from heat pump to direct heating mode and vice versa are controlled by a central control unit (23). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem einen Austreiber, einen Verflüssiger, einen Verdampfer und einen Absorber enthaltenden Kältemittelkreislauf, sowie einem mit dem Verflüssiger und dem Absorber in wärmetauschender Verbindung stehenden Heizmittelkreislauf, gekennzeichnet durch einen separaten Wärmetauscher (18 bzw. 28) in der Heizmittelvorlaufleitung, der einen weiteren Strömungsquerschnitt für kältemittelarmes Lösungsmittel aufweist oder im Wärmegenerator (1) angeordnet ist.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 5 with a refrigerant circuit containing an expeller, a condenser, an evaporator and an absorber, and a heating medium circuit which is in heat-exchanging connection with the condenser and the absorber, characterized by a separate heat exchanger (18 or 28) in the heating medium supply line, which has a further flow cross section for low-refrigerant solvent or is arranged in the heat generator (1). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Wärmetauscher (28) im Wärmegenerator (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch Klappen (A, die bei Direktheizbetrieb zwischen dem Wärmeerzeuger (2) des Wärmegenerators (1) und dem Austreiber (6), und bei Wärmepumpbetrieb zwischen dem Wärmeerzeuger (2) und dem Wärmetauscher (28) angeordnet sind.7. The device according to claim 6, wherein the heat exchanger (28) is arranged in the heat generator (1), characterized by flaps (A, which in direct heating operation between the heat generator (2) of the heat generator (1) and the expeller (6), and are arranged between the heat generator (2) and the heat exchanger (28) during heat pump operation. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Rektifikator -(5) zur Rektifikation des aus dem Lösungsmittel ausgetriebenen Kältemittel/Lösungsmittel-Dampfgemisches, mit einem an die Heizmittelvorlaufleitung angeschlossenen Rücklaufkondensator (9).8. The device according to claim 6 or 7, characterized by a rectifier - (5) for rectifying the refrigerant / solvent-vapor mixture expelled from the solvent, with a return condenser connected to the heating medium feed line (9). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Rücklaufkondensator (9) im Rauchgasstrom des Wärmegenerators (1) ein Rauchgaskühler (16) in der Heizmittelvorlaufleitung angeordnet ist.9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that after the return condenser (9) in the flue gas stream of the heat generator (1), a flue gas cooler (16) is arranged in the heating medium feed line. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine den Verflüssiger (10) und den Absorber (8) umgehende absperrbare Bypassleitung (24) für das Heizmittel.10. The device according to any one of claims 6 to 9, characterized by a bypass line (24) for the heating medium, which can bypass the condenser (10) and the absorber (8).
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