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CH231449A - Method for operating a heat pump system. - Google Patents

Method for operating a heat pump system.

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Publication number
CH231449A
CH231449ACH231449DACH231449ACH 231449 ACH231449 ACH 231449ACH 231449D ACH231449D ACH 231449DACH 231449 ACH231449 ACH 231449A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
heat
water
heat pump
ice
pump system
Prior art date
Application number
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German (de)
Inventor
Max Dipl Ing Egli
Original Assignee
Max Dipl Ing Egli
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.)
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Publication date
Application filed by Max Dipl Ing EglifiledCriticalMax Dipl Ing Egli
Publication of CH231449ApublicationCriticalpatent/CH231449A/en

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Translated fromGerman

    Verfahren zum Betrieb einer WÏrmepumpenanlage.   Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage.   Eine WÏrmepumpenanlage ist eine Heizeinriehtung von gleicher maschineller Zu  sammensetzung    und Wirkungsweise wie eine Kühlanlage mit. dem Unterschied, dass im Gegensatz zu letzterer an einem beliebigen Ort entnommene Wärme niedriger Temperatur an einen bestimmten Ort h¯herer Temperatur überführt wird. Nun sind aber die f r die Raumheizung erforderlichen Wärmemengen derart gross, dass nach den bisher   bekannten Wärmepumpverfahren    nur die grössten in der Natur vorkommenden WÏrmequellen, nämlich atmosphärische Luft sowie künstliche un,   natürlicheGewässerpraktisch    hierfür Verwendung finden können.   Obwohl hierbei die Verwendung von Wasser wegen sciner gr¯¯eren spezifischen WÏrme vorteilhafter als der Luft ist, sind doch infolge der begrenzten M¯glichkeit der Temperaturabsenkung bei Vermeidung von Eisbildung durch die Wärmeentnahme derart grosse Wassermengen erforderlich, dass die Kosten f r die Wasserversorgung von Wärmepumpenanlagen im allgemeinen die Ben tzungsol cher Einrichtungen auf an Gewässer liegende GebÏulichkeiten beschrÏnken.   Da aber nur der kleinste Teil aller Gebäude an Gewässern liegt, ist einerseits die Verwendung der wassergespeisten Wärmepumpe für den grössten Teil der bestehenden Zentralheizungsanlagen nicht möglich ; anderseits ist aber der Betrieb von   Zentralheizungsanlagen    mit   luftgespei-    sten Wärmepumpen wegen ihres hoheren Kraftbedarfes gegenüber der   waasergespei-    sten Ausführung derart nachteilig, dass diese Lösung die e gestellten Anforderungen   gleich-    falls nicht zu erfüllen, vermag.   Die allgemeine Anwendung der wassergespeisten Wärmepumpe   für die Wärmever-      sorgung    von Zentralheizungen kann nur dann in wirtschaftlicher Weise verwirklicht werden, wenn es gelingt, die für die   benotigte    Wärmemenge erforderliche Wassermenge derart herabzusetzen, da¯ z. B. deren Bezug aus der öffentlichen Wasserversorgung ohne besondere Schwierigkeiten möglich ist und wirtschaftlich tragbar gestaltet werden kann.  Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Teil des in die Anlage eingeführten und als WÏrmequelle verwendeten Wassers auf den Gefrierpunkt   abgekühlt und gefroren, dag Eis    wieder laufend entfernt und die dabei frei werdende Erstarrungswärme als HeizwÏrme abgegeben wird.   Wird nämlich ein Teil des als Wärmequelle benützten Wassers durch WÏrmeentzug nicht nur bis in die   Nähe des Gefrier-    punktes abgek hlt, sondern gefroren. so wird infolge des Umstandes. daB durch die Abkühlung des Wassers je nach der Temperatur    des Wassers der Wasserversorgung im allge-    meinen im Mittel weniger als   10 k@al kg.    durch das Gefrieren des Wassers jedoch ungefÏhr 80 kcal/kg frei werden. die benötigte Wassermenge auf einen Bruchteil   verriiin-      dert. Durch diese Massnahme    wird in vielen    Fällen die Verwendung einer Wärmepumpen-    anlage überhaupt erst ausführbar, während sie sonst mit R cksicht auf die Grenzen der zulässigen Wasserentnahme unmöglich wÏre.   Ohne   diese grun, dlegenden ATerhältnisse    in ihrer vollen Auswirkung erkannt zu   ha-    ben, ist sehon   vorgesehlagen    worden,    das    Verfahren der Wärmepumpe in der Weise    anzuwenden, dass der Warmeanfall von Eühleiserzeugungsanlagen. von Kunsteisbah-    nen oder von zur Erzeugung von künstlichem Sehnee   bestimmtenAnlagenzuHeizzwecken    ausgenützt wird.   Das Verfahren gemäss der Erfindung zeichnet sich nun dadureh aus, dass Eis in Stücken erzeugt wird, die laufend    auge-    schieden und durch Abschwemmen weggeschafft werden.   Die erzeugten   Eisst cke k¯nn@n    z.   B.    in der Weise ausgesehieden werden, dass sie vermittels einer Verbindungsleitung in eine Kanalisation abgeführt und dureh diese abge  schwemmt werden.      Eine Ausführungsform einer   Wärmepum-      penanlage    zur Ausführung des erfindungsgemϯen Verfahrens ist zur   Erleieliterung    des Verständnisses in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. und zwar zeigt :Fig. 1 einen schematischen Aufriss mit teilweisem Schnitt einer A. nlage, bei welcher das vom Verdampfer   abgesprengte    Eis in eine Kanalisation abgef hrt wird:Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Ver  dampferrohr    nach Linie II-II in Fig. 1 unter normalem Betriebsdruck, undFig. 3 einen gleichen Schnitt, durch das   Verdampferrohr nach erfolgter    Druckerh¯hung.   Die in Fig. 1 dargestellte WÏrmepumpenanlage weist wie  blich einen Verdichter 1,    eillell Verflüssiger2undeinVerdampferrobr    3 auf, die Teile eines geschlossenen Kreislaufes bilden, den ein vom Verdichter   l    um  gewÏlzter WÏrmetrÏger dur@hlÏuft. 4    bezeichnet ein VerdampfergehÏuse. das durch eine Trennwand 5 in zwei Abteile 6 und 7 unterteilt ist.   die am   obern Ende miteinander    in   Verbindung stehen.    Das Abteil 6, in wel  cliein      sicle    das   Verdampferrohr    3 befindet, ist bis zum   obel n Rand    der Trennwand 5 mit    Wasser gefüllt, welches als Wärmespender    für den Wärmeträger dient, welcher den er  wähnten Kreislauf durchläuft.    Das Wasser wird mittels eines Injektors 8 in den Behälter 14 4 gef¯rdert. Das dargestell te Verdamp  ferrohr    3 ist als elastisches. unrundes Rohr ausgebildet. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist sein Querschnitt wÏhrend der Verdampfungsphase des   Wärme. trägers    elliptisch.   Nimmt der Druck in diesem Rohr 3 zu, was bei Stillstand der Anlage selbsttätig eintritt oder durch besondere Vorrichtungen, z.   B.    durch Zeitschalter 15,   bewerkstelligt werden kann,    so ändert sich der Querschnitt derart, dass die elliptische Form bestrebt ist, zur Kreisform überzugehen, wodurch das Abfallen des nur geringe   Elastizität lesitzeenden Eisbelages    be   wirkt wird. Die auf diese Weise abgelösten    Eisst cke steigen infolge ihres geringeren   spezifischen Gewichtes an    die Wasserober   fläche auf.   Das Abschwemmen dieser Els- st cke geschi@ht nun vermittels des periodisch    aus s dem ZwischenbehÏlter 14 ausflie¯enden Wassers in der Weise, da¯ dieselhen infolge der Strömungsenergie des Wasserstromes über   einen Geruchsverschluss 10 in    ein Rohr   9    ge  schwemmt werden. Hierauf    werden sie durch ein Verbindungsrohr 11 in die Kanalisation 13 geleitet und durch diese abgeführt. Dabei ist die jeweils unten liegende Hälfte des Rohres 9 als Sieb, die obere indessen als dichte Wand ausgebildet. Dadurch wird das zum Abschwemmen verwendete Wasser vom Eis getrennt und fliesst in das Abteil 7 ab, von wo es durch den Injektor 8 wieder in das Abteil 6 zurückgefordert wird.   Im untern Teil des Abteils 6 sind Mittel angebracht, um in, das Wasser Luft   einzufiihren,    welche das Entgasen des Wassers bewirkt, wodurch   luftfreies    Eis erzeugt wird, welches somit die bestm¯gliche WÏrmeleitzahl besitzt.   Der Verdampfer kann eine beliebige Anzahl solcher elastischer, unrunder Rohre aufweisen.   Bei nach dem Absorptionsp, rinzip arbeitenden Anlagen ist die Wirkungsweise analog der oben beschriebenen, wobei jedoch au¯er dem Kondensator auch der Absorber zur WÏrmeabgabe an die Heizanlage mit herangezogen werden kann.    Procedure for operating a heat pump system.   The present invention relates to a method for operating a heat pump system.   A heat pump system is a heating unit with the same mechanical composition and mode of operation as a cooling system. the difference is that, in contrast to the latter, heat of lower temperature extracted from any location is transferred to a specific location of higher temperature. Now, however, the amounts of heat required for space heating are so large that, according to the previously known heat pump processes, only the largest naturally occurring heat sources, namely atmospheric air and artificial and natural bodies of water, can practically be used for this purpose.   Although the use of water is more advantageous than air because of its greater specific heat, the limited possibility of lowering the temperature while avoiding ice formation through the extraction of heat means that such large quantities of water are required that the costs for the water supply of heat pump systems in general, restrict the use of such facilities to areas adjacent to water.   However, since only the smallest part of all buildings is located on water, on the one hand it is not possible to use the water-fed heat pump for most of the existing central heating systems; on the other hand, however, the operation of central heating systems with air-fed heat pumps is so disadvantageous because of their higher power requirement compared to the water-fed version that this solution is also unable to meet the requirements.   The general application of the water-fed heat pump for the heat supply of central heating systems can only be realized in an economical manner if it is possible to reduce the amount of water required for the required amount of heat in such a way that z. B. whose reference from the public water supply is possible without particular difficulties and can be made economically viable.  This can be achieved by cooling some of the water introduced into the system and used as a heat source to freezing point and then freezing it, so that ice is continuously removed and the solidification heat released is given off as heating.   This is because part of the water used as a heat source is not only cooled down to near freezing point by heat extraction, but also frozen. so becomes as a result of the circumstance. that due to the cooling of the water, depending on the temperature of the water of the water supply, generally on average less than 10 k @ al kg. however, freezing the water releases around 80 kcal / kg. the required amount of water is reduced to a fraction. In many cases, this measure makes it possible to use a heat pump system in the first place, while it would otherwise be impossible with regard to the limits of the permissible water withdrawal.   Without having recognized these basic AT conditions in their full effect, it has already been proposed to use the heat pump method in such a way that the heat accumulation from ice generation systems. is used for heating purposes by artificial ice rinks or by systems designed to generate artificial tendons.   The method according to the invention is now characterized in that ice is produced in pieces that are continuously separated and removed by washing away.   The ice chunks produced can k¯nn @ n z. B. be segregated in such a way that they are discharged by means of a connecting line into a sewer and dureh these are washed away.   An embodiment of a heat pump system for carrying out the method according to the invention is shown in the accompanying drawing to facilitate understanding. namely shows:Fig. 1 is a schematic elevation with a partial section of a system in which the ice blasted by the evaporator is discharged into a sewer system:Fig. 2 shows a section through a United evaporator tube along line II-II in Fig. 1 under normal operating pressure, and3 shows the same section through the evaporator tube after the pressure has been increased.   The heat pump system shown in Fig. 1 has, as usual, a compressor 1, eillell condenser 2 and an evaporator tube 3, which form parts of a closed circuit through which a heat carrier rolled around by the compressor 1 circulates. 4 denotes an evaporator housing. which is divided into two compartments 6 and 7 by a partition 5.   which are connected to each other at the top. The compartment 6, in wel cliein sicle the evaporator tube 3 is, is filled to the obel n edge of the partition wall 5 with water, which serves as a heat source for the heat carrier, which he runs through the circuit mentioned. The water is pumped into the container 14 4 by means of an injector 8. The dargestell te Verdamp ferrohr 3 is as elastic. non-round tube formed. As shown in Fig. 2, its cross section is during the evaporation phase of the heat. carrier elliptical.   If the pressure in this pipe 3 increases, which occurs automatically when the system is at a standstill or by special devices, e.g. B. by timer 15, can be accomplished, the cross section changes such that the elliptical shape seeks to transition to the circular shape, whereby the fall of the low elasticity lesitzeenden ice cover will act. The pieces of ice that are detached in this way rise to the surface of the water due to their lower specific weight.   The washing away of these elbows now takes place by means of the water periodically flowing out of the intermediate container 14 in such a way that they are washed through an odor trap 10 into a pipe 9 as a result of the flow energy of the water flow. They are then passed through a connecting pipe 11 into the sewer system 13 and discharged through it. The lower half of the tube 9 is designed as a sieve, while the upper half is designed as a tight wall. As a result, the water used for washing away is separated from the ice and flows into the compartment 7, from where it is called back into the compartment 6 by the injector 8.   In the lower part of the compartment 6 means are attached to introduce air into the water, which causes the degassing of the water, whereby air-free ice is produced, which thus has the best possible thermal conductivity.   The evaporator can have any number of such elastic, non-round tubes.   In the case of systems that work according to the absorption principle, the mode of operation is analogous to that described above, although in addition to the condenser, the absorber can also be used to transfer heat to the heating system.

Claims (1)

Translated fromGerman
PATENTANSPRUCH :Verfahren zum Betrieb einer Wärmepum penanlage, bei dem mindestens ein Teil des zur WÏrmeabgabe in die Anlage eingef hrten Wassers in ihr unter Abgabe seiner Erstarrungswärme als Heizwärme zu Eis gefroren wird, dadurch gekennzeichnet, da¯ das Eis in Stücken erzeugt wird, die laufend ausgeschieden und durch Abschwemmen weg- geschafft werden. PATENT CLAIM:A method for operating a heat pump system, in which at least part of the water introduced into the system to give off heat is frozen into ice in it while releasing its heat of solidification as heat, characterized in that the ice is produced in pieces that are continuously excreted and be removed by washing away. UNTERANSPRUCH :Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisstücke in eine Kanalisation abgeführt und durch diese abgeschwemmt werden. SUBClaim:Method according to patent claim, characterized in that the pieces of ice are discharged into a sewer system and washed away by this.
CH231449D1943-04-011941-06-24 Method for operating a heat pump system.CH231449A (en)

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