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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sorptionsmaschine zur Klimatisierung und zur Bereitung von Brauchwasser.
Sorptionsmaschinen bekannter Art werden zur Beheizung von Gebäuden, sowie zu Bereitung von Brauchwasser eingesetzt. Sorptionsmaschinen zeichnen sich dabei durch eine besonders gute Effizienz aus, da sie im Heizbetrieb mit Hilfe eines thermodynamischen Kreisprozesses Umgebungswärme auf ein für Heiz- oder Warmwasserzwecke nutzbares Temperaturniveau anheben.
Durch diesen Effekt können mit Sorptions-Wärmepumpen deutlich höhere primärenergetische Nutzungsgrade erreicht werden, als mit konventioneller Heiztechnik.
Aus der US 4 410 134 A ist eine Wärmepumpe bekannt, die weder der Klimatisierung von Gebäuden, noch der Brauchwasserbereitung dient. Eine Heiz- und Kühlwärmepumpe ist aus der US 4 474 025 A bekannt ; kann jedoch nicht in einfacher Weise durch das Umschalten von Dreiwegeventilen einen Verbraucher alternativ mit einem Wärmeträgerkreis oder einer Kühlkomponente verbinden.
Ziel der Erfindung ist es, eine Sorptionsmaschine so auszubilden, dass ein einfacher Übergang von einem Heizbetrieb in einen Kühlbetrieb möglich ist, um gegebenenfalls eine Klimatisierung eines Gebäudes zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die Anordnung der Dreiwege-Ventile ist es auf einfache Weise möglich, dem Verbraucher Wärme zuzuführen oder aus diesem Wärme abzuführen.
Im Kühlbetrieb dient der Umgebungs-Wärmetauscher als Wärmesenke, und der thermodynamische Kreisprozess stellt im Verdampfer Kälte für eine Klimatisierung bzw. Kühlung zur Verfügung.
Durch die vorgesehenen Dreiwege-Ventile ist auch ein Direktheizbetrieb möglich. Wenn bei sinkenden Aussentemperaturen die Heiz- und Brauchwasserwärme aufgrund des thermodynamischen Kreisprozesses und der physikalischen Eigenschaften der Sorptionssysteme nur noch teilweise durch den Wärmepumpenbetrieb bereitgestellt werden kann, so erfolgt bei der vorgeschlagenen Sorptionsmaschine nach und nach ein automatischer Übergang in einen Direktheizbetrieb, bei dem die Wärme der Wärmequelle des Hochtemperatur-Wärmetauschers vom Wärmeträger über den Niedertemperatur-Wärmetauscher direkt dem Verbraucher zugeführt wird
Durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 ergeben sich in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösungen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die Fig 1 und 2 schematisch eine erfindungsgemässe Sorptionsmaschine in zwei verschiedenen Betriebszuständen und
Fig. 3 bis 8 eine Umschalteinrichtung in verschiedenen Stellungen.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.
Die erfindungsgemässe Sorptionsmaschine 1 weist einen Kondensator 3 auf, der über eine Vorlaufleitung 30, in der eine Pumpe 10 angeordnet ist, mit einem Sekundärzweig 31 eines Niedertemperatur-Wärmetauschers 8 verbunden ist. Dieser Sekundärzweig 31 ist über eine Verbindungsleitung 32 mit einem Dreiwege-Ventil 22 verbunden, das einerseits über eine Anschlussleitung 33 mit einem Verbraucher 13und andererseits über eine Anschlussleitung 34 mit einem weiteren Dreiwege-Ventil 23, bzw. einem Umgebungs-Wärmetauscher 12 verbunden ist.
Der Verbraucher 13 ist über eine Anschlussleitung 35 mit einem weiteren Dreiwege-Ventil 25 verbunden, das über eine Rücklaufleitung 36 mit dem Kondensator 3 verbunden ist. Dabei bildet der Kondensator 3, der Sekundärzweig 31 des Niedertemperatur-Wärmetauschers 8, der Verbraucher 13, bzw. der Umgebungs-Wärmetauscher einen Wärmeträgerkreis 16.
Ein Primärzweig 37 des Niedertemperatur-Wärmetauschers 8 ist über eine Verbindungsleitung 38, in der eine Pumpe 9 angeordnet ist, mit einem Adsorber 6 verbunden, der über eine Wärmetauscher-Rücklaufleitung 39 mit dem mit einer Wärmequelle 40, z. B. einem Brenner, versehenen Hochtemperatur-Wärmetauscher 7 verbunden ist. Dieser Hochtemperatur-Wärmetauscher 7 ist über eine Wärmetauschervorlaufleitung 41 mit einem Desorber 5 verbunden, der über eine Verbindungsleitung 42 mit dem Primärzweig 37 des Niedertemperatur-Wärmetauschers 8 verbunden ist Dabei bilden der Hochtemperatur-Wärmetauscher 7, der Desorber 5, der Primärzweig 37 des Niedertemperatur-Wärmetauschers 8 und der Adsorber 6 einen Wärmeträgerkreis 15.
Der Verdampfer 4 ist über eine Verdampfer-Vorlaufleitung 43, in der eine Pumpe 11angeordnet ist, mit dem Dreiwege-Ventil 23 verbunden, das einerseits mit dem Umgebungs-Wärmetau-
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scher 12 und andererseits über eine Kühlkomponenten-Rücklaufleitung 44 mit einer Kühlkomponente 14 verbunden ist, die ihrerseits mit einer Kühlkomponenten-Vorlaufleitung 45 mit dem Dreiwege-Ventil 24 verbunden ist.
Abströmseitig ist der Umgebungs-Wärmetauscher 12 über eine Anschlussleitung 46 mit dem Dreiwege-Ventil 24 und über eine Verbindungsleitung 47 auch mit dem Dreiwege-Ventil 25 verbunden Dabei ist das Dreiwege-Ventil 24 über eine Vedampfer-Rücklaufleitung 48 mit dem Verdampfer 4 verbunden.
Dabei bilden der Verdampfer 4, und der Umgebungs-Wärmetauscher 12 einen Wärmeträgerkreis 17.
Der Verdampfer 4 ist über eine Kältemittelleitung 49, in der ein Rückschlagventil 19 angeordnet ist, mit dem Desorber 5 und über eine weitere Kältemittelleitung 50, in der ebenfalls ein Rückschlagventil 21 angeordnet ist mit dem Adsorber 6 verbunden. Dabei ist der Desorber 5 über eine Kältemittelleitung 51, in der ein Rückschlagventil 18 angeordnet ist, mit dem Kondensator 3 verbunden, der über eine weitere Kältemittelleitung 52, in der ebenfalls ein Rückschlagventil 20 angeordnet ist, mit dem Adsorber 6 verbunden. Weiters sind der Verdampfer 4 und der Kondensator 3 über eine weitere Kältemittelleitung 53, in der eine Drossel 2 angeordnet ist, direkt miteinander verbunden.
Im Heizbetrieb nimmt der Wärmeträgerkreis 16, der von der Pumpe 10 angetrieben ist, im Kondensator 3 und im Niedertemperatur-Wämetauscher 8 Wärme auf und gibt diese als Nutzwärme an den Verbraucher 13 ab, wie dies in der Fig. 1 mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Gleichzeitig wird während des Heizbetriebes im Umgebungs-Wärmetauscher 12 Umweltwärme aufgenommen und durch den Wärmeträgerkreis 17 mittels der Pumpe 11 zum Verdampfer 4 transportiert, wie ebenfalls mit schwarzen Pfeilen in der Fig. 1 angedeutet ist.
Dabei wird im Hochtemperatur-Wärmetauscher 7 ein Wärmeträger mit Hilfe der Wärmequelle erhitzt. Der heisse Wärmeträger strömt in den Desorber 5 und erhitzt dort den dort vorhandenen Adsorbens, wodurch sich der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 15 abkühlt. Anschliessend wird der Wärmeträger im Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 weiter abgekühlt und strömt danach in den Adsorber 6, wo der Wärmeträger Wärme aufnimmt. Anschliessend strömt der Wärmeträger in den Hochtemperatur-Wärmetauscher 7 zurück.
Im Desorber 5 wird das im Adsorbens gespeicherte Kältemittel durch die Wärmezufuhr ausgetrieben. Der entstehende Kältemitteldampf strömt über das Rückschlagventil 18 in den Kondensator 3 und wird dort unter Wärmeabgabe verflüssigt. Die entstehende Kondensationswärme wird von dem im Wärmeträgerkreis 16 zirkulierenden Wärmeträger aufgenommen und mit Hilfe der Pumpe 10 durch den Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 getrieben, wo der Wärmeträger weitere Wärme aufnimmt, und über das Dreiwege-Ventil 22 zum Verbraucher 13 geleitet, wie dies mit den schwarzen Pfeilen in der Fig. 1 angedeutet ist.
Im Verbraucher 13 wird der Wärmeträger unter Abgabe von Nutzwärme gekühlt und über das Dreiwege-Ventil 25 zurück zum Kondensator 3 geleitet, wie durch schwarze Pfeile angedeutet ist.
Das flüssige Kältemittel strömt aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Kondensator 3 und dem Verdampfer 4 über die Drossel 2 vom Kondensator 3 zum Verdampfer 4.
Der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 17 wird mit Hilfe der Pumpe 11 durch den UmgebungsWärmetauscher 12 gefördert und nimmt dort Wärme aus der Umgebung auf und erwärmt sich dabei. Nach dem Umgebungs-Wärmetauscher 12 strömt der Wärmeträger über das DreiwegeVentil 24 zum Verdampfer, wie dies mit den schwarzen Pfeilen in der Fig. 1 angedeutet ist. Im Verdampfer 4 führt der Wärmeträger die zur Verdampfung des Kältemittels erforderliche Verdampfungswärme dem Kältemittel zu und kühlt sich dabei ab. Anschliessend strömt der Wärmeträger über das Dreiwege-Ventil 23 zurück zum Umgebungs-Wärmetauscher 12, wie dies mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Der im Verdampfer 4 erzeugte Kältemitteldampf strömt über das Rückschlagventil 21 zum Adsorber 6, wo er vom Adsorbens aufgenommen wird.
Die dabei freiwerdende Adsorptionswarme wird vom Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 15 aufgenommen, der sich dabei erwärmt.
Durch entsprechendes Umschalten der Dreiwege-Ventile, 22, 23, 24, 25 kann aus dem Heizbetrieb in den Kühlbetrieb übergegangen werden.
Im Kühlbetrieb nimmt der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 16, der die Pumpe 10 enthält, Wärme im Kondensator 3 und im Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 auf und gibt diese als
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Abwärme im Umgebungs-Wärmetauscher 12 an die Umweit ab, wie dies in der Fig. 2 mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Gleichzeitig wird der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 17, der die Pumpe 11 enthält, im Verdampfer 4 abgekühlt. Der kalte Wärmeträger im Kreis 17, strömt zur Kühlkomponente 14, wo er als Kühlmedium dient und dabei wieder aufgewärmt wird, wie dies mit schwarzen Pfeilen in der Fig. 2 angedeutet ist. Die Kühlkomponente 14 kann dabei als Lüftungskühlung oder als Wasserkühlung ausgeführt sein.
Im Kühlbetrieb wird im Hochtemperatur-Wärmetauscher 7 der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 15 mit Hilfe der Wärmequelle 40 erwärmt. Der heisse Wärmeträger strömt in den Desorber 5 und erhitzt den dort vorhandenen Adsorbens, wodurch sich der Wärmeträger abkühlt. Anschlie- #end wird der Wärmeträger im Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 weiter abgekühlt. Der Wärmeträger strömt danach in den Adsorber 6, wo er Wärme aufnimmt und strömt schliesslich zurück in den Hochtemperatur-Wärmetauscher 7.
Im Desorber 5 wird das im Adsorbens gespeicherte Kältemittel durch die Wärmezufuhr ausgetrieben. Der entstehende Kältemitteldampf strömt über das Rückschlagventil 18 in den Kondensator 3 und wird dort unter Wärmeabgabe verflüssigt. Die entstehende Kondensationswärme wird von einem Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 16 aufgenommen und mit Hilfe der Pumpe 10 durch den Niedertemperatur-Wärmetauscher 8, wo weitere Wärme vom Wärmeträger aufgenommen wird, über das Dreiwege-Ventil 22 zum Umgebungs-Wärmetauscher 12 gefördert, wie dies in der Fig. 2 mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Dort wird der Wärmeträger abgekühlt und die Wärme als Abwärme an die Umgebung abgegeben.
Nach dem Umgebungs-Wärmetauscher 12 strömt der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 16 über das Dreiwege-Ventil 25 zurück zum Kondensator 3, wie dies in der Fig. 2 mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Das flüssige Kältemittel strömt aufgrund der Druckdifferenz zwischen Kondensator 3 und Verdampfer 4 über die Drossel 2 vom Kondensator 3 zum Verdampfer 4.
Der Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 17 wird mit Hilfe der Pumpe 11 durch die Kühlkomponente 14 gefördert, wo er Wärme von einem anderen Medium, wie Luft oder Wasser aufnimmt und sich dabei erwärmt. Das abgekühlte Medium bewerkstelligt so die Kühlfunktion für die Räume Nach der Kühlkomponente 14 strömt der Wärmeträger im Kreis 17 über das Dreiwege-Ventil 24 zum Verdampfer 4, wie dies in der Fig. 2 mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Dort gibt der Wärmeträger Wärme ab, die zur Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer 4 genutzt wird. Anschliessend strömt der Wärmeträger über das Dreiwege-Ventil 23 zurück zur Kühlkomponente 14, wie dies in der Fig. 2 ebenfalls mit schwarzen Pfeilen angedeutet ist. Der im Verdampfer 4 erzeugte Kältemitteldampf strömt über das Rückschlagventil 21 zum Adsorber 6, wo er vom Adsorbens aufgenommen wird.
Die dabei freiwerdende Adsorptionswärme wird vom Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 15 aufgenommen, der sich dabei erwärmt.
Bei sinkenden Aussentemperaturen kann die Heiz- und Brauchwasserwärme aufgrund der thermodynamischen und physikalischen Eigenschaften des Sorptionssystems, z.B. ZeolithWasser, nur noch teilweise durch den Wärmepumpenbetrieb bereitgestellt werden. Die erfindungsgemässe Sorptionsmaschine geht in diesem Fall automatisch nach und nach in einen Direktheizbetrieb über, bei dem die von der Wärmequelle im Hochtemperatur-Wärmetauscher zugeführte Wärme im Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 vom Wärmeträger im Wärmeträgerkreis 15 an den Wärmeträger des Wärmeträgerkreises 16 übertragen wird. Das bedeutet, dass mit sinkender Au- #entemperatur ein zunehmender Anteil der Nutzwarme im Direktheizbetrieb zur Verfügung gestellt wird, wohingegen der Anteil der im Wärmepumpenbetrieb bereitgestellten Wärme mit sinkender Aussentemperatur abnimmt.
Es ist somit auch bei sehr niedrigen Aussentemperaturen keine Zusatzheizeinrichtung, wie Zusatzbrenner, Zusatzheizkessel, Spitzenlastkessel u.dgl. erforderlich.
Im Wärmeträgerkreislauf 15 ist eine in den Fig. 3 bis 8 dargestellte Umschalteinrichtung 54 vorgesehen, die zur zyklischen Weiterschaltung der Adsorber 6 und Desorber 5 im Wärmeträgerkreislauf 15 dient, wobei die Umschalteinrichtung für drei Adsorber 6 und der Desorber 5 dargestellt ist.
Die Umschalteinrichtung 54 ist über die Wärmetauscher-Vorlaufleitung 41 und die Wärmetauscher-Rücklaufleitung 39 mit dem Wärmetauscher 7 verbunden. Dabei ist in der in der Fig. 3 dargestellten Stellung der Umschalteinrichtung 54 die Wärmetauscher-Rücklaufleitung 41 mit einem ersten Desorber 5 verbunden. Die weiteren Desorber 5 sind über die Umschalteinrichtung 54 in
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Reihe geschaltet. Dabei ist der letzte Desorber 5 über die Verbindungsleitung 42 mit dem Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 verbunden. Die mit diesem in Reihe geschaltete Pumpe 9 ist über die Verbindungsleitung 38 und die Umschalteinrichtung 54 mit einem ersten Adsorber 6 verbunden.
Dabei sind die weiteren Adsorber 6 über die Umschalteinrichtung 54 in Reihe geschaltet, wobei der letzte Adsorber 6 mit dem Wärmeträgerkreis 15 und weiter über die Umschalteinrichtung 54 mit der Wärmetauscher-Rücklaufleitung 39 verbunden ist
Wie aus den Fig. 4 bis 8 zu ersehen ist, werden die Desorber 5 und Adsorber 6 durch Weiterschalten der Umschalteinrichtung 54 um jeweils einen Bauteil weitergeschaltet.
In jedem Fall ist der letzte Desorber 5 über die Umschalteinrichtung 54 mit dem Niedertemperatur-Wärmetauscher 8 verbunden und der letzte Adsorber 6 mit dem Hochtemperatur-Wärmetauscher 7.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Sorptionsmaschine zur Klimatisierung von Gebäuden und Brauchwasserbereitung, mit mindestens zwei Ad-/Desorber (5,6), mindestens einem Kondensator (3), mindestens ei- nem Verdampfer (4), einem von einer Wärmequelle, z. B. einem Brenner, beaufschlagten
Hochtemperatur-Wärmetauscher (7) und einem Niedertemperatur-Wärmetauscher (8), wobei die Ad-/Desorber (5, 6), ein Primärzweig des Hochtemperatur-Wärmetauschers (7) und der Niedertemperatur-Wärmetauscher (8) miteinander seriell zu einem geschlossenen
Wärmeträgerkreislauf (15) geschaltet sind, in dem eine Pumpe (9) angeordnet ist, und ein
Verbraucher (13) über zwei Drei-Wegeventile (22,25) wahlweise mit einem den Konden- sator (3) und einen Sekundärzweig (31) des Niedertemperatur-Wärmetauschers (8) um- fassenden Wärmeträgerkreis (16) oder einen Umgebungs-Wärmetauscher (12)
umfassen- den Kühlkreis verbindbar ist, wobei der Umgebungs-Wärmetauscher (12) über zwei weite- re Dreiwege-Ventile (23, 24) wahlweise mit einem den Verdampfer (4) umfassenden Kreis- lauf (17) oder mit einem eine Kühlkomponente (14) umfassenden Kreislauf verbindbar ist.
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The invention relates to a sorption machine for air conditioning and for the preparation of industrial water.
Sorption machines of a known type are used for heating buildings and for preparing domestic water. Sorption machines are characterized by particularly good efficiency, as they raise the ambient heat to a temperature level that can be used for heating or hot water purposes in heating mode using a thermodynamic cycle.
This effect enables sorption heat pumps to achieve significantly higher levels of primary energy utilization than with conventional heating technology.
A heat pump is known from US Pat. No. 4,410,134 A, which is used neither for the air conditioning of buildings, nor for hot water preparation. A heating and cooling heat pump is known from US 4,474,025 A; cannot, however, simply connect a consumer alternatively to a heat transfer circuit or a cooling component by switching three-way valves.
The aim of the invention is to design a sorption machine in such a way that a simple transition from a heating operation to a cooling operation is possible, in order, if necessary, to enable air conditioning of a building.
According to the invention this is achieved by the features of claim 1.
The arrangement of the three-way valves makes it possible in a simple manner to supply heat to or remove heat from the consumer.
In cooling mode, the ambient heat exchanger serves as a heat sink, and the thermodynamic cycle process provides cooling in the evaporator for air conditioning or cooling.
Direct heating operation is also possible thanks to the three-way valves provided. If, due to the thermodynamic cycle and the physical properties of the sorption systems, the heating and process water heat can only be partially provided by the heat pump operation when the outside temperatures drop, then the proposed sorption machine gradually switches to a direct heating operation, in which the heat of the Heat source of the high-temperature heat exchanger is fed directly from the heat transfer medium to the consumer via the low-temperature heat exchanger
The features of claims 2 to 4 result in very simple solutions in terms of construction.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 and 2 schematically show a sorption machine according to the invention in two different operating states and
3 to 8 a switching device in different positions.
The same reference numerals mean the same individual parts in all figures.
The sorption machine 1 according to the invention has a condenser 3 which is connected to a secondary branch 31 of a low-temperature heat exchanger 8 via a feed line 30 in which a pump 10 is arranged. This secondary branch 31 is connected via a connecting line 32 to a three-way valve 22, which is connected on the one hand via a connecting line 33 to a consumer 13 and on the other hand via a connecting line 34 to a further three-way valve 23 or an ambient heat exchanger 12.
The consumer 13 is connected via a connecting line 35 to a further three-way valve 25, which is connected to the condenser 3 via a return line 36. The condenser 3, the secondary branch 31 of the low-temperature heat exchanger 8, the consumer 13, or the ambient heat exchanger form a heat transfer circuit 16.
A primary branch 37 of the low-temperature heat exchanger 8 is connected via a connecting line 38, in which a pump 9 is arranged, to an adsorber 6, which is connected via a heat exchanger return line 39 to a heat source 40, e.g. B. a burner, provided high-temperature heat exchanger 7 is connected. This high-temperature heat exchanger 7 is connected via a heat exchanger feed line 41 to a desorber 5, which is connected via a connecting line 42 to the primary branch 37 of the low-temperature heat exchanger 8. The high-temperature heat exchanger 7, the desorber 5, and the primary branch 37 of the low-temperature Heat exchanger 8 and the adsorber 6 a heat transfer circuit 15.
The evaporator 4 is connected via an evaporator feed line 43, in which a pump 11 is arranged, to the three-way valve 23, which on the one hand communicates with the ambient heat exchanger.
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shear 12 and on the other hand via a cooling component return line 44 is connected to a cooling component 14, which in turn is connected to a cooling component supply line 45 with the three-way valve 24.
On the outflow side, the ambient heat exchanger 12 is connected to the three-way valve 24 via a connecting line 46 and also to the three-way valve 25 via a connecting line 47. The three-way valve 24 is connected to the evaporator 4 via a vaporizer return line 48.
The evaporator 4 and the ambient heat exchanger 12 form a heat transfer circuit 17.
The evaporator 4 is connected to the desorber 5 via a refrigerant line 49, in which a check valve 19 is arranged, and via a further refrigerant line 50, in which a check valve 21 is also arranged, to the adsorber 6. The desorber 5 is connected to the condenser 3 via a refrigerant line 51, in which a check valve 18 is arranged, which is connected to the adsorber 6 via a further refrigerant line 52, in which a check valve 20 is also arranged. Furthermore, the evaporator 4 and the condenser 3 are connected directly to one another via a further refrigerant line 53, in which a throttle 2 is arranged.
In heating mode, the heat transfer circuit 16, which is driven by the pump 10, absorbs heat in the condenser 3 and in the low-temperature heat exchanger 8 and emits this as useful heat to the consumer 13, as indicated by black arrows in FIG. 1. At the same time, environmental heat is absorbed in the ambient heat exchanger 12 during heating operation and is transported through the heat transfer circuit 17 to the evaporator 4 by means of the pump 11, as is also indicated by black arrows in FIG. 1.
A heat transfer medium is heated in the high-temperature heat exchanger 7 with the aid of the heat source. The hot heat transfer medium flows into the desorber 5 and heats the adsorbent present there, as a result of which the heat transfer medium cools down in the heat transfer medium circuit 15. The heat transfer medium is then further cooled in the low-temperature heat exchanger 8 and then flows into the adsorber 6, where the heat transfer medium absorbs heat. The heat transfer medium then flows back into the high-temperature heat exchanger 7.
In the desorber 5, the refrigerant stored in the adsorbent is expelled by the supply of heat. The resulting refrigerant vapor flows through the check valve 18 into the condenser 3 and is liquefied there, giving off heat. The resulting condensation heat is absorbed by the heat carrier circulating in the heat carrier circuit 16 and driven by the pump 10 through the low-temperature heat exchanger 8, where the heat carrier absorbs further heat, and passed through the three-way valve 22 to the consumer 13, as is the case with the black ones Arrows in Fig. 1 is indicated.
In the consumer 13, the heat transfer medium is cooled while releasing useful heat and passed back to the condenser 3 via the three-way valve 25, as indicated by black arrows.
Due to the pressure difference between the condenser 3 and the evaporator 4, the liquid refrigerant flows from the condenser 3 to the evaporator 4 via the throttle 2.
The heat transfer medium in the heat transfer circuit 17 is conveyed by the pump 11 through the ambient heat exchanger 12, where it absorbs heat from the environment and heats up. After the ambient heat exchanger 12, the heat transfer medium flows via the three-way valve 24 to the evaporator, as indicated by the black arrows in FIG. 1. In the evaporator 4, the heat transfer medium supplies the heat of vaporization required to evaporate the refrigerant to the refrigerant and cools down in the process. The heat transfer medium then flows via the three-way valve 23 back to the ambient heat exchanger 12, as is indicated by black arrows. The refrigerant vapor generated in the evaporator 4 flows via the check valve 21 to the adsorber 6, where it is absorbed by the adsorbent.
The heat of adsorption released is absorbed by the heat transfer medium in the heat transfer circuit 15, which heats up in the process.
By switching the three-way valves 22, 23, 24, 25 appropriately, it is possible to switch from heating mode to cooling mode.
In cooling mode, the heat transfer medium in the heat transfer circuit 16, which contains the pump 10, absorbs heat in the condenser 3 and in the low-temperature heat exchanger 8 and outputs this as
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Waste heat in the ambient heat exchanger 12 from the surrounding area, as indicated in FIG. 2 by black arrows. At the same time, the heat transfer medium in the heat transfer circuit 17, which contains the pump 11, is cooled in the evaporator 4. The cold heat transfer medium in the circuit 17 flows to the cooling component 14, where it serves as a cooling medium and is reheated in the process, as indicated by black arrows in FIG. 2. The cooling component 14 can be designed as ventilation cooling or as water cooling.
In cooling mode, the heat transfer medium in the heat transfer circuit 15 is heated in the high-temperature heat exchanger 7 with the aid of the heat source 40. The hot heat transfer medium flows into the desorber 5 and heats the adsorbent present there, as a result of which the heat transfer medium cools down. The heat transfer medium is then cooled further in the low-temperature heat exchanger 8. The heat transfer medium then flows into the adsorber 6, where it absorbs heat and finally flows back into the high-temperature heat exchanger 7.
In the desorber 5, the refrigerant stored in the adsorbent is expelled by the supply of heat. The resulting refrigerant vapor flows through the check valve 18 into the condenser 3 and is liquefied there, giving off heat. The resulting heat of condensation is absorbed by a heat transfer medium in the heat transfer circuit 16 and, with the help of the pump 10, is conveyed through the low-temperature heat exchanger 8, where further heat is absorbed by the heat transfer medium, via the three-way valve 22 to the ambient heat exchanger 12, as shown in FIG 2 is indicated by black arrows. There, the heat transfer medium is cooled and the heat is released to the environment as waste heat.
After the ambient heat exchanger 12, the heat transfer medium in the heat transfer circuit 16 flows back via the three-way valve 25 to the condenser 3, as indicated by black arrows in FIG. 2. Due to the pressure difference between the condenser 3 and the evaporator 4, the liquid refrigerant flows from the condenser 3 to the evaporator 4 via the throttle 2.
The heat transfer medium in the heat transfer circuit 17 is conveyed by means of the pump 11 through the cooling component 14, where it absorbs heat from another medium, such as air or water, and heats up in the process. The cooled medium thus accomplishes the cooling function for the rooms. After the cooling component 14, the heat transfer medium flows in the circuit 17 via the three-way valve 24 to the evaporator 4, as indicated by black arrows in FIG. 2. There, the heat transfer medium emits heat that is used to evaporate the refrigerant in the evaporator 4. The heat transfer medium then flows back via the three-way valve 23 to the cooling component 14, as is also indicated in FIG. 2 by black arrows. The refrigerant vapor generated in the evaporator 4 flows via the check valve 21 to the adsorber 6, where it is absorbed by the adsorbent.
The heat of adsorption released is absorbed by the heat transfer medium in the heat transfer circuit 15, which heats up in the process.
When the outside temperature drops, the heating and process water heat can be reduced due to the thermodynamic and physical properties of the sorption system, e.g. Zeolite water, only partially provided by the heat pump operation. In this case, the sorption machine according to the invention automatically changes gradually to a direct heating mode, in which the heat supplied by the heat source in the high-temperature heat exchanger is transferred in the low-temperature heat exchanger 8 from the heat carrier in the heat transfer circuit 15 to the heat transfer medium in the heat transfer circuit 16. This means that as the outside temperature falls, an increasing proportion of the useful heat is made available in direct heating mode, whereas the proportion of the heat provided in heat pump mode decreases as the outside temperature falls.
It is therefore not an additional heating device, such as additional burner, additional heating boiler, peak load boiler and the like, even at very low outside temperatures. required.
In the heat transfer circuit 15, a switching device 54 shown in FIGS. 3 to 8 is provided, which is used for the cyclical switching of the adsorbers 6 and desorbers 5 in the heat transfer circuit 15, the switching device for three adsorbers 6 and the desorber 5 being shown.
The switching device 54 is connected to the heat exchanger 7 via the heat exchanger feed line 41 and the heat exchanger return line 39. In the position of the switching device 54 shown in FIG. 3, the heat exchanger return line 41 is connected to a first desorber 5. The other desorbers 5 are switched in via the switching device 54
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Series connected. The last desorber 5 is connected to the low-temperature heat exchanger 8 via the connecting line 42. The pump 9 connected in series therewith is connected to a first adsorber 6 via the connecting line 38 and the switching device 54.
The further adsorbers 6 are connected in series via the switching device 54, the last adsorber 6 being connected to the heat transfer circuit 15 and further via the switching device 54 to the heat exchanger return line 39
As can be seen from FIGS. 4 to 8, the desorbers 5 and adsorbers 6 are switched by one component each by switching the switching device 54.
In any case, the last desorber 5 is connected to the low-temperature heat exchanger 8 via the switching device 54 and the last adsorber 6 to the high-temperature heat exchanger 7.
CLAIMS:
1. Sorption machine for air conditioning buildings and domestic hot water preparation, with at least two adsorbers / desorbers (5,6), at least one condenser (3), at least one evaporator (4), one from a heat source, eg. B. a burner
High-temperature heat exchanger (7) and a low-temperature heat exchanger (8), the ad / desorber (5, 6), a primary branch of the high-temperature heat exchanger (7) and the low-temperature heat exchanger (8) being connected to one another in series to form a closed one
Heat transfer circuit (15) are connected, in which a pump (9) is arranged, and a
Consumers (13) via two three-way valves (22, 25) optionally with a heat transfer circuit (16) comprising the condenser (3) and a secondary branch (31) of the low-temperature heat exchanger (8) or an ambient heat exchanger ( 12)
comprehensive cooling circuit can be connected, the ambient heat exchanger (12) via two further three-way valves (23, 24) optionally with a circuit (17) comprising the evaporator (4) or with a cooling component (14 ) comprehensive cycle is connectable.