DE3201349A1 - Method for regulating an absorption heat pump installation - Google Patents
Method for regulating an absorption heat pump installationInfo
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Abstract
Description
. 3. 3
13.1.1982 Akte 579January 13, 1982 Act 579
Verfahren zur Regelung einer AbsorptionsWärmepumpenanlageProcedure for regulating a Absorption heat pump system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Absorptionswärmepumpenanlage für die Beheizung eines Nu.tsskreises mit einem von einem Brenner steuerbarer Brennerleistung beheizten Austreiber, einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Absorber sowie einer Lösungsmittelpumpe zwischen Absorber und Austreiber für die kältemittelreiche Lösung, wobei der von der Lösungsmit— telpumpe geförderte Volumenstrom bei höherem Wärmebedarf bzw. höherer Brennerleistung vergrößert wird.The invention relates to a method for controlling an absorption heat pump system for heating a Nu.tsskreises with a controllable by a burner Burner output heated expeller, a condenser, an evaporator, an absorber and a solvent pump between absorber and expeller for the refrigerant-rich solution, whereby the volume flow delivered by the telpump when there is a higher heat demand or higher burner output is increased.
Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 29 **8 699.5 beschrieben. Bei dem bekannten Verfahren wird die Austreibertemperatur konstant hoch gehalten. Damit sind gewisse Wärmeverluste verbunden. Außerdem ist der Heißdampfenthalpieanteil des ausgedampften Kältemittels hoch. Beides vermindert das Wärmeverhältnis. UnterSuch a method is in DE-OS 29 ** 8 699.5 described. In the known method, the expeller temperature is kept constantly high. So are certain heat losses associated. In addition, the superheated steam enthalpy portion is of evaporated refrigerant high. Both reduce the heat ratio. Under
- 2 —- 2 -
Wärmeverhältnis wird hier die Summe der Brennerleistung, der elektrischen Leistung und der Verdampferleistung bezogen auf die Summe der Brennerleistung und der elektrischen Leistung verstanden. Bei der Bewertung des Sfärmeverhältnisses sind kurzzeitige Spitzenwerte von untergeordneter Bedeutung. Wichtig ist vielmehr, daß das über das Jahr gemittolte Wärmeverhältnis einen möglichst hohen Wert hat.The heat ratio is the sum of the burner output, the electrical power and the evaporator power based on the sum of the burner output and the electrical Understand performance. When evaluating the heat ratio, there are short-term peak values of of minor importance. It is rather important that the heat ratio averaged over the year is as good as possible has great value.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das ein hohes Wärmeverhältnis erreicht wird.The object of the invention is to propose a method of the type mentioned at the outset, through which a high heat ratio is achieved.
ßrfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöSbj daß der Brenner in Abhängigkeit von einer Solltemperatur des Nutzkreises gesteuert wird, daß der Nutzkreis vom Kondensator und dem Absorber beheizt wird, daß der Volumen— strom der kältemittelreichen Lösung in Abhängigkeit von der Austreibertemperatur gesteuert wird und daß bei einer bestimmten oberen Austreibertemperatur der Volumenstrom erhöht und damit die Konzentration des Kältemittels in der armen Lösung angehoben und die Austreibertempöratur abgesenkt wird.According to the invention, the above object is achieved in that the burner is controlled as a function of a target temperature of the useful circuit that the useful circuit of the condenser and the absorber is heated so that the volume flow of the refrigerant-rich solution as a function of the expeller temperature is controlled and that at a certain upper expeller temperature the volume flow increased and thus the concentration of the refrigerant in the poor solution increased and the expeller temperature is lowered.
Versuche haben gezeigt, daß bei niedrigen Konzentrationen des Zweistoffgemisches (Kältemittel/Lösungsmittel) mehr Energie benötigt wird, iim eine bestimmte Menge Kältemittel auszutreiben als bei höheren Konzentrationen. Dementsprechend läßt sich der Energieeinsatz verringern, wenn mit einer möglichst großen Konzentration gearbeitetTests have shown that at low concentrations of the two-component mixture (refrigerant / solvent) more Energy is needed in a certain amount of refrigerant to be driven out than at higher concentrations. Accordingly, the energy consumption can be reduced, when worked with the greatest possible concentration
wird, wobei es darauf ankommt, daß die über einen grösseren Zeitraum, beispielsweise ein Jahr, durchschnittliche Konzentration hoch ist.is, whereby it is important that the over a bigger one Period, for example one year, average Concentration is high.
Außerdem hat sich gezeigt, daß der bei hohen Austreibertemperaturen hohe Heißdampfenthalpieanteil des Kältemittels ungünstig ist, daß die Heißdampfenthalpie das Wärmeverhältnis nicht verbessert. Dementsprechend ist es günstig mit niedrigen Austreibertemperaturen zu arbeiten, Im übrigen sind auch die Wärmeverluste des Austreibers bei niedrigeren Temperaturen geringer als bei höheren Temperaturen.It has also been shown that at high expeller temperatures high proportion of superheated steam enthalpy of the refrigerant is unfavorable that the superheated steam enthalpy the Heat ratio not improved. Accordingly is it is cheap to work with low expeller temperatures, In addition, there are also the heat losses of the expeller at lower temperatures less than at higher temperatures.
Durch die Erfindung ist also erreicht, daß mit geringer Energiezufuhr viel Kältemittel ausgetrieben wird. Ein erhöhter Wärmebedarf des Nutzkreises führt zu einer Erhöhung der Brennerleistung. Dies seinerseits hat an sich einen Anstieg der Austreibertemperatur zur Folge, wodurch der Volumenstrom der kältemittelreichen Lösung so verstärkt wird, daß die Austreibertemperatur wieder absinkt.The invention thus ensures that a large amount of refrigerant is expelled with little energy input. A Increased heat demand of the useful circuit leads to an increase in the burner output. This in turn has to result in an increase in the expeller temperature, whereby the volume flow of the refrigerant-rich solution is increased so that the expeller temperature again sinks.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Lösungsmittelpumpe jeweils bei Erreichen einer bestimmten oberen Austreibertemperatur in wenigstens drei Stufen auf einen jeweils höheren Volumenstrom geschaltet und bei Erreichen einer bestimmten unteren Austreibertemperatur auf jeweils einen niedrigeren Volumenstrom geschaltet.In a preferred embodiment of the invention, the solvent pump is in each case when a certain one is reached The upper expeller temperature is switched to a higher volume flow in at least three stages and when a certain lower expeller temperature is reached switched to a lower volume flow in each case.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der folgenden Beispielsbeschreibung. In der Zeichnung zeigen:Further advantageous exemplary embodiments result from the following example description. In the drawing show:
Figur 1 ein Schaltschema einer Absοrptionswärmepumpenanlage undFigure 1 is a circuit diagram of an absorption heat pump system and
Figur 2 ein Diagramm der Anlage nach Figur 1.FIG. 2 shows a diagram of the system according to FIG. 1.
Rinem Gasbrenner 1 1st einerseits ein Gasregelventil 2 und andererseits ein Verbrennungsluftgebläse 3 vorgeschaltet. Der/Gasbrenner 1 beheizt einen Austreiber k, aus dem Kaitemitteldampf einem Kondensator 5 zugeführt wird. Kondensiertes Kältemittel gelangt aus dem Kondensator 5 über einen Wärrnewechsler 6 in einen Verdampfer 7» dem Energie aus der Umgebung zugeführt wird. Zur Umgehung des Verdampfers 7 ist ein Bypaßventil 8 vorgesehen. Über den Wärmewechsler 6 wird das Kältemittel einem Absorber 9 zugeführt.A gas control valve 2 on the one hand and a combustion air blower 3 on the other hand are connected upstream of the gas burner 1. The / gas burner 1 heats an expeller k, from which chemical vapor is fed to a condenser 5. Condensed refrigerant passes from the condenser 5 via a heat exchanger 6 into an evaporator 7, to which energy is supplied from the environment. To bypass the evaporator 7, a bypass valve 8 is provided. The refrigerant is fed to an absorber 9 via the heat exchanger 6.
Im Absorber 9 wird das Kältemittel von einem kältemittelarmen Lösungsmittel absorbiert und mittels einer Lösungsmittelpumpe 10 über einen weiteren Wärmewechsler dem Austreiber k zugeführt. Kältemittelarme Lösung wird aus dem Austreiber ·'+ über den Wärmewechsler 11 und eine Lösungsmitteldrossel 12 zum Absorber 9 geführt.In the absorber 9, the refrigerant is absorbed by a low-refrigerant solvent and fed to the expeller k by means of a solvent pump 10 via a further heat exchanger. A low-refrigerant solution is fed from the expeller · '+ via the heat exchanger 11 and a solvent throttle 12 to the absorber 9.
Im Nutzkreis sind Wärmeverbraucher 13 und eine Heizungs-In the useful circuit are heat consumers 13 and a heating
•ι-• ι-
pumpe i't angeordnet. Im Absorber 9» im Kondensator 5 und in einem Rauchgasnachkühler 15 wird auf den Nutzkreis Wärme übertragen.pump i't arranged. In the absorber 9 »in the condenser 5 and in a flue gas aftercooler 15 is on the utility circuit Transfer heat.
Eine Regelschaltung 16 erfaßt die Außen- bzw. Verdampfertemperatur TV, die Rücklauftemperatur Tr des Nutzkreises und die Austreibertemporatur Ta der armen Lösung zwischen dem Austreiber h und dem Wärmewechsler 11. Von der Regelschaltung 16 wird die Förderleistung des Gebläses und der Lösungsmittelpumpe 10 gesteuert.A control circuit 16 detects the outside or evaporator temperature TV, the return temperature Tr of the utility circuit and the expeller temperature Ta of the poor solution between the expeller h and the heat exchanger 11. The control circuit 16 controls the delivery rate of the fan and the solvent pump 10.
Die Lösungsmitteldrossel 12 ist über ein Stellglied 17 vom Löstmgsmifctelniveau im Austreiber k gesteuert.The solvent throttle 12 is controlled by an actuator 17 from the level of solubility in the expeller k.
Das Gebläse 3 steuert über einen Differenzdruckschalter das Gasrogelventil 2.The fan 3 controls via a differential pressure switch the gas control valve 2.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist etwa folgende:The mode of operation of the system described is roughly as follows:
Bei einer bestimmten Verdampfertemperatur Tv und einer bestimmten Rücklauftemperatur Tr stellt sich das Geblase 3 auf eine entsprechende Förderleistung ein. Dieser entsprechend wird das Gasre-gelventil 2 über den Differenzdruckschalter 18 eingestellt. Die Lösungsmittelpumpe 10 fördert einen entsprechenden Volumenstrom.At a certain evaporator temperature Tv and one given return temperature Tr, the fan 3 adjusts itself to a corresponding delivery rate. The gas control valve 2 is activated accordingly via the Differential pressure switch 18 set. The solvent pump 10 promotes a corresponding volume flow.
Bei steigendem Wärmebedarf erhöht sich die Drohzahl des Gebläses 3» wodurch auch das Gasregelventil 2 weiber öffnet, so daß die Austreibertemperatur ansteigt. DieserWhen the heat demand increases, the threat rate of the fan 3 increases, which means that the gas control valve 2 also increases opens so that the expeller temperature rises. This
6 -6 -
Temperaturanstieg führt zu einem verstärkten Austreiben von Kältemifcteldampf. Gleichzeitig erhöht sich die Temperatur Ta der armen Lösung. Sobald die Temperatur Ta einen festgelegten Maximalwert überschreitet, schaltet die Lösungsmittelpumpe 10 über ein Schrittrelais auf eine nächste Schaltstufe um, in der sie einen höheren Volumenstrom reicher Lösung fördert. Dieser erhöhte Volumenstrom hat zur Folge, daß die Konzentration des Kältemittels in der armen Lösung ansteigt und die Temperatur Ta absinkt. Bei einer weiteren Erhöhung des Wärmebedarfs (Erhöhung der Heizungsrücklauftemperatur) steigt die Brennerleistung weiter bis wieder die bestimmte Obere Austreiberendtemperatur erreicht ist. Es schaltet dann die Lösungsmittelpumpe 10 auf den nächstgrößeren Volumenstrom, wonach die Temperatur Ta erneut sinkt. Die für den Lösungsmittelumlauf notwendige Lösungsmittelmenge wird über das Niveau des Lösungsmittels im Austreiber h über die Lösungsmitteldrossel 12 zur Verfügung gestellt.A rise in temperature leads to an increased expulsion of refrigerant vapor. At the same time, the temperature Ta of the poor solution increases. As soon as the temperature Ta exceeds a specified maximum value, the solvent pump 10 switches via a step relay to a next switching stage in which it conveys a higher volume flow of rich solution. This increased volume flow has the consequence that the concentration of the refrigerant in the poor solution increases and the temperature Ta decreases. If there is a further increase in the heat demand (increase in the heating return temperature), the burner output continues to increase until the specified upper expeller end temperature is reached again. It then switches the solvent pump 10 to the next larger volume flow, after which the temperature Ta drops again. The amount of solvent necessary for the solvent circulation is made available via the solvent throttle 12 via the level of the solvent in the expeller h.
Es ist also erreicht, daß die Austreibertemperatur Ta nicht mit zunehmender Brennerleistung ansteigt. Außerdem ist erreicht, daß sich aufgrund der über den Volumenstrom bei steigender Brennerleistung stufenweise zurückgeschalteten Ausfcreibertemperatur die Konzentration des Kältemittels in der armen Lösung erhöht. Damit ist zur Verbesserung des Wärmeverhältnisses ausgenutzt, daß bei höheren Konzentrationen zur Austreibung einer bestimmtenIt is thus achieved that the expeller temperature Ta does not rise with increasing burner output. aside from that it is achieved that the concentration of the Increased refrigerant in the poor solution. This is used to improve the heat ratio that at higher concentrations to expel a certain
er
Menge Kältemittel wenig Energie aufgebracht werden mußhe
Amount of refrigerant little energy has to be applied
als bei niedrigeren Konzentrationen. Außerdem ist ver-than at lower concentrations. In addition,
mieden, daß die Austreibertemporatur in einen Bereich kommt, in dem der Anteil der Heizdampfenthalpie sehr groß ist, wobei in einem solchen Fall kein wesentlicher Gewinn gegenüber einer Direktheizung erzielt wäre.avoided that the expeller temperature in one range comes, in which the proportion of the heating steam enthalpy is very high is large, and in such a case no significant gain would be achieved compared to direct heating.
Die beschriebeile Erhöhung der Förderleistung der Lösungsmittelpumpe 10 hat selbstverständlich einen entsprechend höheren elektrischen Energieverbrauch zur Folge. Hierdurch ist die Grenze für die Anwendung der Erhöhung des "Volumenstroms bestimmt.The described increase in the delivery rate of the solvent pump 10 naturally results in a correspondingly higher electrical energy consumption. Through this the limit for the application of the increase in the "volume flow" is determined.
Bei einem Absinken des Wärmebedarfs des Nutzkreises (Absinken der Rücklauftemperatur) wird die Drennerleistung reduziert. Es sinkt dann auch die Temperatur Ta. Erreicht sie einen bestimmten Minimalwert, schaltet die Lösungsmittelpumpo 10 auf die nächstniedrigere Schaltgtuf© zurück, in der ein geringerer Volumenstrom gefördert wird* Bei weiterem Absinken des Wärmebedarfs wiederholt sich dieser Vorgang.If the heat demand of the useful circuit drops (return temperature drops), the drenner output reduced. The temperature Ta then also drops. If it reaches a certain minimum value, the switches Solvent pump 10 to the next lower switching stage © back, in which a lower volume flow is conveyed * Repeated if the heat demand drops further this process.
In Figur 2 sind für drei Schaltstufen der Lösungsmittelpumpe Kurvenzüge I, II und III der Wnrmeverhältnisse Z in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur Tv dargestellt. Das Wärmeverhältnis Z ist dabei definiert als:In Figure 2 are curves I, II and III of the heat ratios Z for three switching stages of the solvent pump shown as a function of the evaporator temperature Tv. The heat ratio Z is defined as:
PB + PE + PVPB + PE + PV
PB + PE,PB + PE,
wobei PB die Brennerleistung,
PE die elektrische Leistung und
PV die Verdampferleistung ist.where PB is the burner output,
PE is the electrical power and
PV is the evaporator power.
•/ΙΟ-• / ΙΟ-
An den Kurven I, II und III sind die jeweiligen Austreibertemperaturen Ta angegeben.The respective expeller temperatures are on curves I, II and III Ta indicated.
Wie Figur 2 beispielsweise zu entnehmen wird ein Wärmeverhältnis Z von 1,36 in der ersten Stufe mit geringstem Lösungsmittelstrom von im Beispielsfalle 166 l/h bei einer Temperatur Ta von 175 C erreicht. Bei einem erhöhten Volunienstrom der kältemittelreichen Lösung von 250 l/h wird dieses Wärmeverhältnis bereits bei einer Temperatur von I36 C erreicht.As can be seen in FIG. 2, for example, a heat ratio Z of 1.36 in the first stage is the lowest Solvent flow of 166 l / h in the example reached a temperature Ta of 175 C. With an increased volume flow of the refrigerant-rich solution of 250 l / h this heat ratio is already at reached a temperature of I36 C.
Ein Vergleich der Kurve II und III zeigt, daß bei einer Verdampfertemperatur von etwa -100C ein Wärmeverhältnis Vötl etwa 1,2 in der zweiten Stufe (Kurve II) nut1 bei einer wesentlich über 2020C liegenden Temperatur erreichbar wäre, wogegen in der dritten Stufe (Kurve III) ein Wärmeverhä.1 tnis von 1,2 nur eine AustreibertemperaturA comparison of the curve II and III shows that about 1.2 nut in the second stage (curve II) at an evaporator temperature of about -10 0 C, a heat Vötl ratio 1 would be attainable at a significantly above 202 0 C temperature lying, whereas in the third stage (curve III) a heat ratio of 1.2 only one expeller temperature
ο
von 154 c erfordert.ο
requires C of 154th
Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Ausführungsbeispiele. So ist es beispielsweise möglich, zusätzlich zur oder anstelle der Rücklauftemperatur des Nutzkreises dessen Vorlauftemperatur auszuwerten. Es können auch mehr als zwei Schaltstufen für die LÖsungS-mittelpumpe vorgesehen sein.Numerous other exemplary embodiments lie within the scope of the invention. For example, in addition to or instead of the return temperature of the The useful circuit to evaluate its flow temperature. It can also have more than two switching stages for the solution medium pump be provided.
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Claims (1)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19823201349 DE3201349A1 (en) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | Method for regulating an absorption heat pump installation |
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|---|---|---|---|
| DE19823201349 DE3201349A1 (en) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | Method for regulating an absorption heat pump installation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3201349A1 true DE3201349A1 (en) | 1983-07-28 |
| DE3201349C2 DE3201349C2 (en) | 1992-01-23 |
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ID=6153306
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19823201349 Granted DE3201349A1 (en) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | Method for regulating an absorption heat pump installation |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3201349A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2000073714A1 (en) * | 1999-05-12 | 2000-12-07 | Seppo Juhani Leskinen | A method to improve the heat pump process |
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| EP0001858A1 (en) * | 1977-10-28 | 1979-05-16 | N.V. Nederlandse Gasunie | Heating method and bi-modal heating system for heating of buildings |
| DE2948699A1 (en) * | 1979-12-04 | 1981-06-11 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden | Temp. control system for absorption heat pump - regulates heat of driver to control flow of heat exchange fluid |
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1982
- 1982-01-18 DE DE19823201349 patent/DE3201349A1/en active Granted
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Also Published As
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|---|---|
| DE3201349C2 (en) | 1992-01-23 |
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