[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE10224924A1 - Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers - Google Patents

Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers Download PDF

Info

Publication number
DE10224924A1
DE10224924A1 DE2002124924 DE10224924A DE10224924A1 DE 10224924 A1 DE10224924 A1 DE 10224924A1 DE 2002124924 DE2002124924 DE 2002124924 DE 10224924 A DE10224924 A DE 10224924A DE 10224924 A1 DE10224924 A1 DE 10224924A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
refrigerant
evaporator
condenser
piston
air
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.)
Withdrawn
Application number
DE2002124924
Other languages
German (de)
Inventor
Hans Gotthard Remstedt
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.)
Remstedt Hans Gotthard Dr
Original Assignee
Remstedt Hans Gotthard Dr
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 Remstedt Hans Gotthard Dr filed Critical Remstedt Hans Gotthard Dr
Priority to DE2002124924 priority Critical patent/DE10224924A1/en
Publication of DE10224924A1 publication Critical patent/DE10224924A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/111Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members
    • F04B9/115Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers with two mechanically connected pumping members reciprocating movement of the pumping members being obtained by two single-acting liquid motors, each acting in one direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/02Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of reciprocating-piston type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/074Details of compressors or related parts with multiple cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/11Fan speed control
    • F25B2600/112Fan speed control of evaporator fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B6/00Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/04Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

A fan (3) blows air over the evaporator (2) and one part of the condenser (5a) the other part (5b) of which is cooled by ambient air. The compressor (4) has two pistons (8) on a common drive rod (9) which suck cold vapour through valves from the evaporator and transfer it to the condenser through automatically operated valves (13). The variable volume spaces (14) behind the pistons are interconnected and also lead to the condenser (5b) which is used to drive the pistons. The evaporator provides condensed water collected which may be drained off.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von nutzbarer Wärme oder Kälte mittels eines Wärme- bzw. Kälteprozesses nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.The invention relates to a method to generate usable heat or cold by means of a heat or cooling process according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates a device according to the preamble of claim 10.

Zum Erzeugen von nutzbarer Wärme für Heizzwecke wird über den Verdampfer Wärmeenergie beliebigen Ursprungs aufgenommen und über den Kondensator auf einem höheren Temperaturniveau an den Verbraucher abgegeben.For generating usable heat for heating purposes is about the evaporator thermal energy of any origin and added via the capacitor on one higher Temperature level given to the consumer.

Zur Erzeugung von nutzbarer Kälte wird über den Verdampfer einem zu kühlenden Medium Wärmeenergie entzogen und über den Kondensator Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben.To generate usable cold, the Evaporator one to be cooled Medium thermal energy withdrawn and over the condenser thermal energy released to the environment.

Eine bedeutsame Anwendungsmöglichkeit für ein derartiges Verfahren ist Wassergewinnung aus der Luft in ariden Gebieten der Erde. Hier stellt die Wasserversorgung der Bevölkerung ein zentrales Problem dar.An important application for such a Process is water extraction from the air in arid areas of the world Earth. The water supply for the population is a key problem here represents.

Bei den bekannten Verfahren ist für die Verdichtung des Kältemittels eine große Antriebsleistung erforderlich. Folglich entstehen hohe Investitions- und Betriebskosten, die die Anwendung der Verfahren für die Wassergewinnung aus Luft unwirtschaftlich machen.In the known method is for compression of the refrigerant a big Drive power required. As a result, high investment and Operating costs, the application of the process for water extraction make it uneconomical from air.

Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe vorzusehen und eine Möglichkeit zu schaffen, die für den Antrieb des Verdichters erforderliche externe Antriebsleistung zu minimieren.Accordingly, the invention is the Task based on providing a remedy here and a possibility to create that for the external drive power required to drive the compressor to minimize.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is accomplished through a process solved with the features of claim 1.

Die Antriebsleistung wird verringert, indem die mit Hilfe des Antriebsmediums gewonnene Arbeit zum Antrieb des Kolbens genutzt wird. Als Antriebsmedium kann beispielsweise Stickstoff verwendet werden. Der Speicher kann ein beliebiger Druckbehälter sein. Der Druck des Antriebsmedium muss mindestens dem Druck im Kondensator entsprechen.The drive power is reduced by the work on the drive obtained with the aid of the drive medium the piston is used. As a drive medium, for example Nitrogen can be used. The memory can be any pressure vessel. The pressure of the drive medium must be at least the pressure in the condenser correspond.

Vorzugsweise bildet der Kondensator den Speicher, wobei das Kältemittel als Antriebsmedium verwendet wird. Somit wird die Summe der Räume in den Zylindern hinter den Kolben, in der Zuleitungen und dem Kondensator zu einem Druckspeichersystem umfunktioniert. Der Aufwand an externer Energie wird durch Nutzung der Druckvolumenarbeit aus dem Kondensator gesenkt, die auf die Kolben zusätzlich einwirkt und dadurch der ansonsten ungenutzte Verdampfungsarbeit aus dem Verdampfer im Expansionsprozess in das Verfahren einbringt und nutzbar macht.The capacitor preferably forms the store being the refrigerant is used as the drive medium. Thus the sum of the rooms in the Cylinders behind the pistons, in the supply lines and the condenser converted into a pressure storage system. The effort at external Energy is generated by using the pressure volume work from the condenser lowered, which also acts on the pistons and thereby the otherwise unused evaporation work from the Evaporator in the expansion process in the process and makes usable.

Die Formel (1) stellt gegenüber der klassischen Formel (2) für die technische Arbeit eines Einkolben- oder Turboverdichters die Mehrleistung (-PSVA) aus der Verdampfung dar. L = -PSVA + [(PSVA)/(κ – 1)][(Pk/PS)[(κ–1)/(κ)] – 1] (1) A = +κ[(PSVZ)/(κ – 1)][(Pk/PS)[(κ–1)/(κ)] – 1] (2) wobei
L = Leistung (pro Stunde)
A = Arbeit (pro Kolbenhub)
PS = Niederdruck bzw. Saugdruck
Pk = Hochdruck bzw. Kondensationsdruck
κ = Isentropenexponent des Kältemittels
VA = Dampfvolumen des in einer Stunde umlaufenden Kältemittels bei Niederdruck bzw. Saugdruck
VZ= Zylindervolumen Zur Wassergewinnung aus der Luft wird diese mittels eines Gebläses aus der Umgebung angesaugt und derart durch den Verdampfer geleitet, dass aus der Luft Wasser abgeschieden wird.
Compared to the classic formula (2), the formula (1) represents the additional power (-P S V A ) from the evaporation for the technical work of a single-piston or turbo compressor. L = -P S V A + [(P S V A ) / (κ - 1)] [(P k / P S ) [(Κ-1) / (κ)] - 1] (1) A = + κ [(P S V Z ) / (κ - 1)] [(P k / P S ) [(Κ-1) / (κ)] - 1] (2) in which
L = output (per hour)
A = work (per piston stroke)
P S = low pressure or suction pressure
P k = high pressure or condensation pressure
κ = isentropic exponent of the refrigerant
V A = vapor volume of the refrigerant circulating in one hour at low pressure or suction pressure
V Z = cylinder volume To extract water from the air, it is drawn in from the surroundings by a blower and passed through the evaporator in such a way that water is separated from the air.

Mit Hilfe der Formel (1) kann aus den verschiedenen zur Verfügung stehenden Kältemittel das optimale ausgewählt werden. Angestrebt wird eine möglichst hohe Temperaturdifferenz zwischen Kältemitteldampf bei Pk und Außenluft. Damit wird erreicht, dass ein Kondensatorsystem mit möglichst kleiner Austauschfläche für die jeweiligen Kühlluft verwendet werden kann, was eine kleine Baugröße des Aggregats und geringe Luftventilatorleistung zur Folge hat.With the help of formula (1), the optimal one can be selected from the various available refrigerants. The aim is to achieve the highest possible temperature difference between refrigerant vapor at P k and outside air. This ensures that a condenser system with the smallest possible exchange surface for the respective cooling air can be used, which results in a small size of the unit and low air fan output.

Vorzugsweise wird die Drehzahl des Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur des Kältemittels im Verdampfer geregelt. Über den geregelten Volumenstrom der feuchten Luft erfolgt eine konstante Enthalpie – Zufuhr, auch bei wechselnden Temperaturen und Feuchtegehalten der Luft. Somit kann immer die gleiche Kälteleistung des Verdampfers und damit die volle Anlagenleistung genutzt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Drehzahl in Abhängigkeit von der Enthalpie zu regeln, die aus der Lufttemperatur und der relativen Feuchte berechnet werden kann.Preferably, the speed of the blower dependent on on the temperature of the refrigerant regulated in the evaporator. about the regulated volume flow of the moist air takes place with a constant enthalpy, even with changing temperatures and humidity levels in the air. This means that the same cooling capacity can always be achieved of the evaporator and thus the full system output can be used. Alternatively, it is also possible the speed depending to regulate the enthalpy from the air temperature and the relative humidity can be calculated.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die aus dem Verdampfer austretende kalte, trockene Luft zum Kondensator geführt und im Kondensator in Wärmetausch mit dem Kältemittel gebracht wird. Auf diese Weise übernimmt die kalte Luft einen Teil der Kühlung des Kältemitteldampfs.An advantageous embodiment of the Invention is that the exiting from the evaporator cold, dry air led to the condenser and in the condenser in heat exchange with the refrigerant brought. This way it takes over the cold air is part of the cooling of refrigerant vapor.

Vorzugsweise wird die Luft im Kondensator im Gegenstrom zum Kältemittel geführt, was zu hohen Wirkungsgraden führt.Preferably, the air in the condenser Counterflow to the refrigerant guided, which leads to high efficiencies.

Für die Wassergewinnung aus der Luft kann es notwendig sein, dass das Kältemittel zusätzlich in einem zweiter Kondensator in Wärmetausch mit der Umgebungsluft gebracht wird.For Obtaining water from the air may require that refrigerant additionally in a second condenser in heat exchange with the ambient air brought.

Für diese Anwendung besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, dass das verflüssigte Kältemittel vor Eintritt in den Verdampfer mittels einer Kapillare gedrosselt wird. Diese ermöglicht einen konstanten Durchfluss. Bei konstantem Verdampferdruck wird eine Druckpendelung vermieden. Folglich werden Störungen vermieden.For this application is an advantageous development that the liquefied refrigerant throttled by means of a capillary before entering the evaporator becomes. This enables a constant flow. At constant evaporator pressure a pressure swing avoided. As a result, interference is avoided.

Da der Bedarf an Antriebsleistung extrem gering ist, bietet die Erfindung die vorteilhafte Möglichkeit, dass die Stromversorgung mittels einer Photovoltaikanlage erfolgt. Besonders vorteilhaft ist, dass die Anzahl der Solarzellen gering gehalten werden kann.Since the need for drive power is extremely low, the invention offers the advantageous possibility that the power supply by means of a photo voltaic system takes place. It is particularly advantageous that the number of solar cells can be kept low.

Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Abspruch 1, mit einem Kolbenverdichter, der mindestens einen Zylinder mit einem Kolben aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mit seiner Rückseite einen im wesentlichen geschlossenen Raum im Zylinder begrenzt, der über eine Leitung an einen Speicher für ein unter erhöhtem Druck stehendes Antriebsmedium angeschlossen ist.The invention also provides one Device, in particular for performing the method according to agreement 1, with a piston compressor that has at least one cylinder has a piston, characterized in that the piston with its back delimits a substantially closed space in the cylinder, which has a Line to a store for one under elevated Pressurized drive medium is connected.

Die erforderliche externe Antriebsenergie für den Kolbenverdichter ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr gering. Dies eröffnet neben der Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren weitere Anwendungsmöglichkeiten. Da der Aufbau einfach ist, sind die Investitionskosten relativ niedrig.The required external drive energy for the Piston compressor is very small in the device according to the invention. This opens up in addition to the use in the method according to the invention, further possible uses. Since the structure is simple, the investment costs are relatively low.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Kolbenverdichter zwei Zylinder mit je einem Kolben aufweist, die miteinander gekoppelt sind und gegen- oder gleichläufig bewegt werden können. In den Zylindern entsteht hinter jedem Kolben ein Raum, dessen Volumen entweder geringer oder größer wird und so zusammen mit den Speichervolumen konstant hinsichtlich Druck- , Temperatur und Volumen bleibt und damit keine Enthalpie abgibt.A particularly advantageous further development exists in that the piston compressor has two cylinders, each with a piston has, which are coupled together and are moved in opposite or parallel directions can. In the cylinders there is a space behind each piston, its volume either gets smaller or bigger and so together with the storage volume constant with regard to pressure , Temperature and volume remain and thus do not give off any enthalpy.

Vorteilhafterweise wird der Kolbenverdichter mit zwei Zylindern in Axialbauweise ausgeführt.The piston compressor is advantageously also used two cylinders in axial design.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained below of a preferred embodiment of the method according to the invention and the device in connection with the drawing.

Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung;
  • 2 das Verfahren in einem Druck – Enthalpie-Diagramm bei isentroper oder adiabater Fahrweise.
The drawing shows in:
  • 1 a schematic representation of the inventive method and the device;
  • 2 the procedure in a pressure - enthalpy diagram for isentropic or adiabatic driving.

In 1 ist schematisch ein Verfahren zur Gewinnung von Wasser aus Luft in ariden Gebieten der Erde dargestellt.In 1 schematically shows a method for extracting water from air in arid regions of the earth.

In einem geschlossenen Rohrsystem 1 zirkuliert ein Kältemittel, üblicherweise ein Fluorkohlenwasserstoff. In einem Verdampfer 2 erfolgt ein Wärmetausch mit der Umgebungsluft, die mittels eines Gebläses 3 angesaugt wird. Dabei kondensiert Wasser, dass abgeleitet wird. Das verdampfte Kältemittel wird von einem Kolbenverdichter 4 angesaugt und auf einen höheren Druck verdichtet. Dadurch steigt die Temperatur des Kältemitteldampfes. Der heiße Dampf wird in zwei Kondensatoren 5a und 5b gekühlt und kondensiert. Mittels einer Kapillare 6 wird der verflüssigte Kältemittel entspannt. Bei niedrigerem Druck strömt es wieder in den Verdampfer 2. Dem Kondensator 5a wird mittels einer Luftleitung 10 die am Verdampfer 2 austretende kalte trockene Luft zugeführt. Der Kondensator 5b wird mit Umgebungsluft gekühlt.In a closed pipe system 1 circulates a refrigerant, usually a fluorocarbon. In an evaporator 2 there is a heat exchange with the ambient air by means of a fan 3 is sucked in. This condenses water that is drained off. The evaporated refrigerant is from a piston compressor 4 sucked in and compressed to a higher pressure. This increases the temperature of the refrigerant vapor. The hot steam is in two condensers 5a and 5b cooled and condensed. Using a capillary 6 the liquefied refrigerant is expanded. At lower pressure, it flows back into the evaporator 2 , The capacitor 5a is by means of an air line 10 the one on the evaporator 2 escaping cold dry air supplied. The condenser 5b is cooled with ambient air.

Der schematisch dargestellte Kolbenverdichter 4 weist zwei Zylinder 7 mit zwei Kolben 8 auf, die auf bekannte Art und Weise mittels einer Kolbenstange 9 mit einem nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor oder einem Gasmotor, hin und her bewegt werden. Die Kolben 8 arbeiten, z. B. durch ein Schwungrad versetzt, gegenläufig, d. h. zur gleichen Zeit verlaufen gegenläufige Vorgänge in den beiden Zylindern. Jeder Zylinder 7 weist einen Niederdruckanschluss 11 und einen Hochdruckanschluss 12 für das anzusaugende bzw. zu verdichtende Kältemittel auf. Die Anschlüsse 11, 12 sind auf bekannte Art und Weise mit selbsttätig öffnenden und schließenden Ventilen 13 versehen. Jeder Zylinder 7 ist stirnseitig bis auf die Durchführung für die Kolbenstange geschlossen, so dass jeder Kolben 8 mit seiner Rückseite einen volumenveränderlichen Raum 14 begrenzt, der über eine offene Leitung 15 mit dem Kondensator 5b in Verbindung steht. Auf diese Weise wird das unter einem erhöhten Druck stehende Kältemittel für den Antrieb der Kolben genutzt und somit die externe Antriebsenergie verringert.The piston compressor shown schematically 4 has two cylinders 7 with two pistons 8th on that in a known manner by means of a piston rod 9 with a drive, not shown, for example an electric motor or a gas engine, are moved back and forth. The pistons 8th work, e.g. B. offset by a flywheel, in opposite directions, that is, at the same time opposite processes in the two cylinders. Every cylinder 7 has a low pressure connection 11 and a high pressure connection 12 for the refrigerant to be sucked in or compressed. The connections 11 . 12 are in a known manner with automatically opening and closing valves 13 Mistake. Every cylinder 7 is closed at the end except for the bushing for the piston rod, so that each piston 8th with its back a volume-changing room 14 limited by an open line 15 with the capacitor 5b communicates. In this way, the refrigerant under increased pressure is used to drive the pistons and thus the external drive energy is reduced.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Kältemittels als Antriebsmedium ist dessen Einsatzmöglichkeit auch bei höherem Druckniveau und damit Temperaturniveau im Kondensator 5. Deshalb ist die Nutzung der Außenluft auch bei deren höherer Temperatur also in heißen Gegenden zur Kühlung und Kondensation des Kältemitteldampfes möglich, was dem Verfahren Flexibilität verleiht.Another advantage of using the refrigerant as the drive medium is that it can also be used at higher pressure levels and thus temperature levels in the condenser 5 , Therefore, the use of the outside air is also possible in hot areas for cooling and condensing the refrigerant vapor, which gives the process flexibility.

Störungen im System werden durch Druck – und Saugventile, die an eine Fahrweise angepasst sind, in der auch Kondensat anfallen kann, vermieden. Die adiabate Fahrweise mindert den Energiebedarf, so dass ein Einsatz im Nassdampfgebiet denkbar ist.Faults in the system are caused by Pressure - and Suction valves that are adapted to a driving style, in which also condensate can be avoided. The adiabatic driving style reduces the energy requirement, so that use in the wet steam area is conceivable.

In 2 ist das Verfahren in einem Mollierischen log (p/h)- Diagramm dargestellt. Die Berechnung der externen Antriebsleistung für den Verdichter hängt von der Art des Kältemittels und der meteorologischen Bedingungen ab. Für eine Anlage mit einer Wasserabscheidung von 3000 l pro Tag schwankt der Bedarf um ca. 10 KW installierte Leistung, z. B. einer Solaranlage auf 24h in sonnenreichen Gebieten berechnet.In 2 the process is shown in a Mollierian log (p / h) diagram. The calculation of the external drive power for the compressor depends on the type of refrigerant and the meteorological conditions. For a system with a water separation of 3000 l per day, the demand fluctuates by about 10 KW installed capacity, e.g. B. calculated a solar system to 24h in sunny areas.

Der Kältebedarf und damit die Kältemittelmenge berechnet sich aus der Lufttemperatur und Luftfeuchte, und daraus der nötige Kondensationsdruck.The cooling requirement and thus the amount of refrigerant is calculated from the air temperature and humidity, and from it the necessary Condensing pressure.

Gemäß 2 wird das Kältemittel mit dem durch die mit 1 gekennzeichneten Zustand vom Verdichter angesaugt und auf den Zustand 2'' (statt auf 2 bei isentroper oder auf 2' bei adiabater Fahrweise) verdichtet. Die zu 2" führenden geben an, dass es in Abhängigkeit vom Kältemittel und/oder der Lufttemperatur zu einer veränderten Leistung kommen kann. Das verdichtete erwärmte Kältemittel wird im Kondensator bei konstantem Druck auf den Zustand 3 abgekühlt und anschließend auf den Zustand 4 entspannt. Wie aus 2 hervorgeht, befindet sich das Kältemittel nach der Expansion im Nassdampfbereich und ist auf eine Temperatur von beispielsweise – 10 C abgekühlt. Im Verdampfer erfolgt der Wärmetausch mit der Umgebungsluft, wobei das Kältemittel auf den mit 1 gekennzeichneten Ausgangszustand gebracht wird.According to 2 the refrigerant is drawn in by the compressor with the condition marked with 1 and to the condition 2 '' (instead of 2 on isentroper or on 2 ' with adiabatic driving style). The leading to 2 "indicate that there may be a change in performance depending on the refrigerant and / or the air temperature. The compressed, heated refrigerant is in the condenser at constant pressure on the condition 3 cooled and then to the state 4 ent stressed. How out 2 after the expansion, the refrigerant is in the wet steam area and has cooled down to a temperature of, for example, -10 ° C. In the evaporator, the heat is exchanged with the ambient air, whereby the refrigerant is brought to the initial state marked with 1.

Das Verfahren hängt in seiner Leistung zur Wassergewinnung von den Ausmaßen des Verdichters, des Verdampfers und des Kondensators sowie den meteorologischen Verhältnissen ab, sodass hier nur beispielhaft die Ergebnisse einer Rechnung angegeben werden:
Aus 300000 Kubikmeter Luft werden in einem 24-Stundentag 3000 Liter Wasser gewonnen. Die an den beiden Seiten des Kolbens auftretende Druckdifferenz verursacht einen Sog, der einmal Arbeit leistet, um im Gegenhub zur Überwindung des Sogs die nötige Arbeit zu liefern. Bei Anwendung der Arbeitsformeln für die zur Berechnung der Druckvolumenarbeiten, bei adiabatischer (Enthalpie H2' – Enthalpie H1) oder isentroper Führung, ergibt die Differenz die noch aufzuwendende Arbeit, die zusammen mit den Arbeiten zu Überwindung des Reibungsverlust der Kolbenbewegung und der Strömungsenergie in den Rohren sowie des Energieverlustes der Luftdurchströmung im Verdampfer einen Leistungsbedarf durch Sonnenenergiezellen von ca. 5 KW am Tag ergibt. Daraus folgt die Erfordernis einer Leistungsvorhaltung durch Sonnenenergiezellen von ca. 5 KW über Batteriespeicherung für den Nachbetrieb.
The performance of the process for water extraction depends on the dimensions of the compressor, the evaporator and the condenser as well as the meteorological conditions, so that the results of a calculation are given here only as examples:
3000 liters of water are extracted from 300,000 cubic meters of air in a 24-hour day. The pressure difference that occurs on both sides of the piston causes a suction, which once does work to provide the necessary work in the opposite stroke to overcome the suction. When using the working formulas for the calculation of the pressure volume work, with adiabatic (enthalpy H 2 ' - enthalpy H 1 ) or isentropic guidance, the difference results in the work still to be done, which together with the work to overcome the friction loss of the piston movement and the flow energy in the tubes and the energy loss from the air flow in the evaporator results in a power requirement of about 5 KW per day through solar energy cells. From this follows the requirement of a power reserve by solar energy cells of approx. 5 KW via battery storage for post-operation.

Wirkungsgrade der Antriebsmotoren, Leistungsverluste bei der Be- und Entladung der elektrischen Speicherbatterien und Kurbelverluste sind einberechnet, dagegen Vorhaltungen für den Betrieb im überhitzten Kältemitteldampf noch nicht, sie werden bei diesem Verfahren als gering angesehen.Efficiency of the drive motors, Power losses when loading and unloading the electrical storage batteries and crank losses are factored in, on the other hand reserves for operation in the overheated Refrigerant vapor not yet, they are considered minor in this process.

Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann der Kolbenverdichter in einer beliebige Bauweise ausgeführt werden.Within the scope of the invention are without further variation options given. The piston compressor can be of any design accomplished become.

Claims (12)

Verfahren zum Erzeugen von nutzbarer Wärme oder Kälte mittels eines Wärme- bzw. Kälteprozesses mit den Schritten – Verdampfen eines Kältemittels in einem Verdampfer, – Ansaugen und Verdichten des Kältemittels mittels eines Kolbenverdichters, der mindestens einen Zylinder mit einem Kolben aufweist, der mittels eines Antriebes bewegt wird, – Verflüssigen des gasförmigen Kältemittels in einem Kondensator, – Drosseln des verflüssigten Kältemittels zum erneuten Verdampfen in dem Verdampfer, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdichten ein unter erhöhtem Druck stehendes Antriebsmedium aus einem Speicher in einen im wesentlichen geschlossenen volumenveränderlichen Raum im Zylinder hinter dem Kolben einströmt und beim Ansaugen aus dem Raum in den Speicher zurück strömt.Method for generating usable heat or cold by means of a heating or cooling process, comprising the steps of - evaporating a refrigerant in an evaporator, - drawing in and compressing the refrigerant by means of a piston compressor which has at least one cylinder with a piston which moves by means of a drive is, - liquefying the gaseous refrigerant in a condenser, - throttling the liquefied refrigerant for re-evaporation in the evaporator, characterized in that when compressing a pressurized drive medium from a reservoir into a substantially closed volume-changing space in the cylinder behind the piston flows in and flows back into the reservoir when it is sucked in. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator den Speicher bildet und dass das Kältemittel als Antriebsmedium verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that the Condenser forms the storage and that the refrigerant as the drive medium is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer mit Luft als Wärmetauschmedium beaufschlagt wird, derart dass aus der Luft Wasser abgeschieden wird, wobei die Luft mittels eines Gebläses aus der Umgebung angesaugt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the evaporator with air as the heat exchange medium is applied so that water is separated from the air the air is drawn in from the surroundings by means of a blower becomes. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur des Kältemittels im Verdampfer geregelt wird.A method according to claim 3, characterized in that the Fan speed dependent on on the temperature of the refrigerant is regulated in the evaporator. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Verdampfer austretende kalte, trockene Luft zum Kondensator geführt und im Kondensator in Wärmetausch mit dem Kältemittel gebracht wird.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the cold, dry air emerging from the evaporator to the condenser guided and in the condenser in heat exchange with the refrigerant brought. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft im Kondensator im Gegenstrom zum Kältemittel geführt wird.A method according to claim 5, characterized in that the Air in the condenser is directed in counterflow to the refrigerant. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel in einem zweiten Kondensator im Wärmetausch mit der Umgebungsluft gebracht wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the refrigerant in a second condenser in heat exchange with the ambient air brought. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verflüssigte Kältemittel vor Eintritt in den Verdampfer mittels einer Kapillare gedrosselt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the liquefied refrigerant throttled by means of a capillary before entering the evaporator becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der elektrischen Verbraucher mittels einer Photovoltaikanlage erfolgt, die einen Stromspeicher aufweist.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the power supply to the electrical consumers by means of a Photovoltaic system takes place, which has an electricity storage. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Kolbenverdichter (4), der mindestens einen Zylinder (7) mit einem Kolben (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) mit seiner Rückseite einen im wesentlichen geschlossenen Raum (14) im Zylinder begrenzt, der über eine Leitung (15) an einen Speicher (5) für ein unter erhöhtem Druck stehendes Antriebsmedium angeschlossen ist.Device, in particular for performing the method according to one of claims 1 to 9, with a piston compressor ( 4 ) that has at least one cylinder ( 7 ) with a piston ( 8th ), characterized in that the piston ( 8th ) with its rear side an essentially closed space ( 14 ) in the cylinder, which is connected via a line ( 15 ) to a memory ( 5 ) is connected for a drive medium under increased pressure. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenverdichter (4) zwei Zylinder (7) mit je einem Kolben (8) aufweist, die miteinander gekoppelt sind und gegen- oder gleichläufig bewegt werden.Apparatus according to claim 10, characterized in that the piston compressor ( 4 ) two cy linder ( 7 ) with one piston each ( 8th ) which are coupled to one another and are moved in opposite or opposite directions. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenverdichter (4) in Axialbauweise ausgeführt ist.Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that the piston compressor ( 4 ) has an axial design.
DE2002124924 2002-06-04 2002-06-04 Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers Withdrawn DE10224924A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002124924 DE10224924A1 (en) 2002-06-04 2002-06-04 Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002124924 DE10224924A1 (en) 2002-06-04 2002-06-04 Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10224924A1 true DE10224924A1 (en) 2004-01-08

Family

ID=29718848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002124924 Withdrawn DE10224924A1 (en) 2002-06-04 2002-06-04 Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10224924A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4309137A1 (en) * 1993-02-02 1994-08-04 Otfried Dipl Ing Knappe Cold process working cycle for refrigerator
DE19533755A1 (en) * 1994-09-13 1996-03-14 Josef Ing Grad Lechner Hot and cold energy generator
DE19955554A1 (en) * 1998-11-18 2000-05-25 Fkw Hannover Forschungszentrum Piston compressor, especially for coolant compression, has compression piston driven by drive that interacts with expansion piston so work of expansion is used to drive compressor piston

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4309137A1 (en) * 1993-02-02 1994-08-04 Otfried Dipl Ing Knappe Cold process working cycle for refrigerator
DE19533755A1 (en) * 1994-09-13 1996-03-14 Josef Ing Grad Lechner Hot and cold energy generator
DE19955554A1 (en) * 1998-11-18 2000-05-25 Fkw Hannover Forschungszentrum Piston compressor, especially for coolant compression, has compression piston driven by drive that interacts with expansion piston so work of expansion is used to drive compressor piston

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19813674C1 (en) Air conditioner for motor vehicle interior
DE60123816T2 (en) REVERSABLE STEAM COMPACTION ASSEMBLY
DE102004055695A1 (en) Waste heat collection system with a Rankine cycle and a heating circuit
DE102014113526A1 (en) Air conditioning system for a motor vehicle
EP2823156B1 (en) System for storing and outputting thermal energy
DE102005049831A1 (en) Vapor compression cooling device
DE102004019668A1 (en) Heat exchanger for a combined circuit with a compressor cooler and rankine cycle for a motor vehicle climate unit has a controllable ratio of cooling and condenser functions
DE102018114762B4 (en) Method for operating an air conditioning system in a motor vehicle
DE1551304A1 (en) Air conditioning with heat-operated compressor
EP1706599B1 (en) Method and system for converting heat energy into mechanical energy
WO2007054204A1 (en) Solar-operated refrigerator
DE102019121519A1 (en) Efficiency-optimized cooling circuit for electric vehicles
DE102020213544B4 (en) Gas refrigeration machine, method for operating a gas refrigeration machine and method for producing a gas refrigeration machine with a recuperator around the intake area
DE102008043823B4 (en) heat pump system
DE19727535C1 (en) Heat pump
DE10224924A1 (en) Method for increasing or reducing temperatures has refrigeration system with twin piston compressor and double condensers
EP2518423A2 (en) Method for heating heat transfer media and supercritical heat pump
DE19533249C1 (en) Turbomachine for generating mechanical work from thermal energy and a method for generating mechanical work from thermal energy with such a turbomachine
DE2921257A1 (en) Heat pump for central heating - combines heat exchanger and evaporator in common unit in refrigeration section of circuit
DE3318025A1 (en) Air-conditioning system for motor vehicles, in particular for passenger vehicles
DE19802613A1 (en) Road or rail vehicle air-conditioning unit refrigeration circuit operating method
CH628416A5 (en) METHOD AND HEAT PUMP FOR TRANSMITTING HEAT.
DE2945529A1 (en) Hot water system with vessel and refrigerator as heat pump - has compressor and evaporator with condenser submerged in second vessel
DE10245694A1 (en) Combined compression and liquefaction device for refrigeration medium in refrigeration or heat pump process
DE102022125604B4 (en) System and method for energy conversion and energy storage

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8141 Disposal/no request for examination