DE4413032C1

DE4413032C1 - Sorption air-conditioning system (air-conditioning plant, air-conditioning set) and method for operating such a system

Info

Publication number: DE4413032C1
Application number: DE4413032A
Authority: DE
Inventors: Fritz Widemann
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2014-04-16

Abstract

The invention relates to a continuously operable sorption air-conditioning system having at least two sorption reactors which can be operated alternately in an adsorption phase and a desorption phase. In this case, a condenser is assigned to the sorption reactor operated in the desorption phase, and an evaporator is assigned to the sorption reactor operated in the adsorption phase. By contrast with a known system in which open circuits and air are used as heat-carrying medium, the system according to the invention is distinguished by the fact that each sorption reactor (E5, E6) is assigned a spraying vessel (S5, S6) which functions optionally as an evaporator or condenser on the basis of the respective temperature and pressure levels, is part of a closed circuit and is connected on the output side to a compensation vessel in each case (E2, E3), and that the compensation vessels (E2, E3) are, for their part, connected on the output side to a heat exchanger (17 and 21, respectively) and are interconnected by means of a connecting line (22) which can be shut off. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Sorptionsklimaanlage mit wenigstens zwei wechselweise in einer Desorptionsphase und einer Adsorptionsphase betreibbaren Sorptionsreaktoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen.The invention relates to a sorption air conditioning system with at least two alternating in a desorption phase and an adsorption phase operated sorption reactors according to the preamble of claim 1 and a method for operating a such.

Aus der DE 41 21 131 A1 ist eine Anlage bekannt, bei der die Kondensation des aus dem in der Desorptionsphase befindlichen Sorptionsreaktor ausgetriebenen Dampfes durch Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft erfolgt. Derartige Anlagen mit Luftkühlung beanspruchen ein relativ großes Bauvolumen. Die an die Umgebung abgegebene Wärme ist darüberhinaus verloren und kann nicht mehr als Abwärme genutzt oder im Rahmen einer Rezirkulation dem inneren Prozeß der Anlage zugeführt werden.From DE 41 21 131 A1 a system is known in which the condensation of the in the desorption phase sorption reactor driven steam Heat is released into the ambient air. Such systems with air cooling require a relatively large construction volume. The heat given off to the environment is also lost and can no longer be used as waste heat or in the frame a recirculation are fed to the internal process of the plant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sorptionsklimaanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen mit besonders effektiv arbeitenden Verdampfer- bzw. Kondensator-Einheiten bereitzustellen, mittels denen außerdem ein zumindestens teilweise Nutzung der Kondensationswärme ermöglicht wird.The invention has for its object a sorption air conditioning system and a method to operate such an evaporator or To provide capacitor units, by means of which also at least one partial use of the heat of condensation is made possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bezüglich der Vorrichtung und durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 hinsichtlich des Verfahrens gelöst.This object is achieved according to the present invention by the features of Claim 1 with respect to the device and by the features of Claim 9 solved with regard to the method.

Gemäß der Erfindung ist jedem Sorptionsreaktor ein wahlweise aufgrund des jeweiligen Temperatur- und Druckniveaus entweder als Verdampfer oder als Kondensator fungierender Sprühbehälter zugeordnet. Beide Sprühbehälter bilden einen Teil eines geschlossenen Kreislaufs und sind ausgangsseitig an je einen Ausgleichsbehälter angeschlossen. Die Ausgleichsbehälter sind ihrerseits ausgangsseitig mit je einem Wärmetauscher und untereinander durch eine absperrbare Verbindungsleitung verbunden. Die absperrbare Verbindungsleitung zwischen den Ausgleichsbehältern schafft die Voraussetzung dafür, daß während einer Adsorptions- bzw. Desorptionsphase des einen oder anderen Sorptionsreaktors zwei vollständig voneinander getrennte Flüssigkeitskreisläufe betreibbar sind, von denen der Sprühbehälter auf der Seite des desorbierenden Sorptionsreaktors als Sprühkondensierer und der Sprühbehälter auf der Seite des adsorbierenden Sorptionsreaktors als Sprühverdampfer verwendet wird. Durch das Versprühen der Flüssigkeit im Sprühkondensator bzw. Sprühverdampfer ist ein äußerst effektiver Wärmeübergang zwischen Dampf und Flüssigkeit möglich. Zum anderen schafft die in dem Ausgleichsbehälter auf der desorbierten Seite gespeicherte Wärme die Möglichkeit, nach Abschluß einer Adsorptions- bzw. Desorptionsphase vor einer Umkehr des Prozesses und Verlagerung der jeweiligen Funktion auf den anderen Sorptionsreaktor in einer Wärme- und Druckaustauschphase einen Teil dieser Energie auf die jeweils andere Seite übergehen zu lassen. Dadurch kann der in der ersten Verfahrensstufe adsorbierende Sorptionsreaktor zur Vorbereitung auf die nun folgende Desorptionsphase mittels der im Ausgleichsbehälter vorhandenen Wärmemenge und aufgrund der in den Sorptionsreaktoren vorhandenen Druckunterschiede effektiv vorgeheizt werden, wodurch sich insgesamt der Einsatz an Primärenergie für den Betrieb der Anlage bedeutsam reduziert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the invention, each sorption reactor is an optional one based on the particular one Temperature and pressure levels either as an evaporator or as a condenser Acting spray container assigned. Both spray containers form part of one closed circuit and are on the output side of an expansion tank connected. The expansion tanks are each on the output side Heat exchanger and interconnected by a lockable connecting line. The lockable connecting line between the expansion tanks creates the Prerequisite for that during an adsorption or desorption phase of one or other sorption reactor two completely separate Liquid circuits are operable, of which the spray container on the side of the desorbing sorption reactor as a spray condenser and the spray container on the Side of the adsorbent sorption reactor is used as a spray evaporator. By spraying the liquid in the spray condenser or spray evaporator is extremely effective heat transfer between steam and liquid possible. On the other hand creates the heat stored in the expansion tank on the desorbed side Possibility of completing an adsorption or desorption phase before a reversal of the process and shift of the respective function to the other sorption reactor in a heat and pressure exchange phase, some of this energy is transferred to each let other side pass over. This allows the in the first stage of the process adsorbing sorption reactor in preparation for the desorption phase that follows by means of the amount of heat in the expansion tank and due to the in the Sorption reactors can be effectively preheated to existing pressure differences the use of primary energy is significant for the operation of the plant reduced. Advantageous embodiments of the invention are set out in the subclaims remove.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sorptionsklimaanlage erhält man dadurch, daß jeder Sprühbehälter ausgangsseitig an zwei mittels darin angeordneter Ventile absperrbare Leitungen angeschlossen ist, von denen je eine mit einem der Ausgleichsbehälter verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei einem Wechsel in der Funktion der Sorptionsreaktoren von Adsorption zu Desorption jeweils derselbe Ausgleichsbehälter der "warmen Kreislaufseite" zugeordnet ist, d. h. daß er jeweils das Kondensat vom Sprühkondensator aufnimmt, wo hingegen der andere Ausgleichsbehälter immer der "Kaltseite" des Kreislaufes zugeordnet ist und die im Sprühverdampfer abgekühlte Flüssigkeit sammelt. Durch diese Beibehaltung von kaltem bzw. warmen Ausgleichsbehälter können die den Ausgleichsbehältern zugeordneten Wärmetauscher unabhängig davon, welcher Sorptionsreaktor in welcher Phase betrieben wird immer für den gleichen Zweck, d. h. entweder zum Kühlen oder zum Heizen, verwendet werden. A particularly advantageous embodiment of a sorption air conditioning system according to the invention is obtained in that each spray container on the output side by means of two Arranged valves are connected lines, one of which is connected one of the expansion tanks is connected. This ensures that even with one Change in the function of the sorption reactors from adsorption to desorption the same expansion tank is assigned to the "warm circuit side", d. H. that he each the condensate from the spray condenser, where the other Expansion tank is always assigned to the "cold side" of the circuit and in the Spray evaporator collects cooled liquid. By keeping cold or warm expansion tank can be assigned to the expansion tank Heat exchanger regardless of which sorption reactor is operated in which phase is always used for the same purpose, i.e. H. either for cooling or for heating, be used.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn von jedem der beiden Wärmetauscher je eine mittels eines Ventils absperrbare Zuleitung zu jedem der beiden Sprühbehälter führt. Auch diese Anschlußmöglichkeiten dienen dazu, unabhängig davon, welcher der beiden Sorptionsreaktoren in welcher Phase betrieben wird, eine eindeutige Trennung der Kreisläufe in einen warmen und einen kalten Kreislauf beizubehalten. Das bedeutet, daß der Sammelbehälter auf der warmen Seite, dem das Kondensat aus dem Sprühkondensator zufließt, auch wieder zur Speisung desselben Sprühkreislaufes herangezogen wird. Umgekehrt wird der Sprühverdampfer aus demselben Sammelbehälter mit Flüssigkeit gespeist, in den die durch das Verdampfen abgekühlte Flüssigkeit eingespeist wurde.It is also advantageous if one of each of the two heat exchangers is by means of a The valve, which can be shut off, leads to each of the two spray containers. This too Connection options are used regardless of which of the two Sorption reactors in which phase is operated, a clear separation of the Maintain circulations in a warm and a cold cycle. It means that the collecting tank on the warm side, to which the condensate from the spray condenser inflows, is also used again to feed the same spray circuit. Conversely, the spray evaporator is filled with liquid from the same collection container fed into which the liquid cooled by the evaporation was fed.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist je zwei Zuleitungen zu den Sprühbehältern eine gemeinsame Fördereinrichtung, vorzugsweise in Form einer Pumpe, zugeordnet. Dadurch läßt sich der Aufwand bei den relativ kostspieligen Pumpen zugunsten eines geringen Mehraufwandes bei den relativ kostengünstigen Ventilen reduzieren.In an advantageous embodiment, two feed lines to the spray containers are one common conveyor, preferably in the form of a pump, assigned. Thereby the expense of the relatively expensive pumps can be reduced Reduce additional effort for the relatively inexpensive valves.

Ein besonders einfach funktionierender selbsttätig ablaufender Flüssigkeits- und Druckausgleich in den beiden Ausgleichsbehältern erfolgt dann, wenn beide Ausgleichsbehälter auf gleicher Höhe angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, daß der Flüssigkeitsspiegel zu jedem Start einer neuen Desorptions- bzw. Adsorptionsphase nach Beendigung der Ausgleichsphase auf dem gleichen Niveau liegt. Für den Flüssigkeitsausgleich bedarf es dabei keiner Fremdenergiezufuhr, sondern es genügt dazu der Drucküberschuß in dem Sorptionsreaktor, der gerade die Desorptionsphase beendet hat.A particularly simple functioning, self-draining liquid and Pressure equalization in the two expansion tanks takes place when both Expansion tanks are arranged at the same height. This ensures that the liquid level at every start of a new desorption or adsorption phase is at the same level after the equalization phase has ended. For the Liquid balance does not require any external energy supply, it is sufficient the excess pressure in the sorption reactor which is just ending the desorption phase Has.

Für einen vollautomatischen Betrieb einer erfindungsgemäßen Sorptionsklimaanlage ist es vorteilhaft, daß alle Pumpen und Absperrventile von einer gemeinsamen Steuereinrichtung aus betätigbar sind. Es ist jedoch auch möglich, zumindestens einen Teil der Ventile bzw. der Pumpen in Abhängigkeit von den in den verschiedenen Leitungen anstehenden Temperaturen bzw. Drücken selbsttätig zu steuern.It is for a fully automatic operation of a sorption air conditioning system according to the invention advantageous that all pumps and shut-off valves from a common control device are actuated from. However, it is also possible to at least some of the valves or of the pumps depending on the pending in the different lines Control temperatures or pressures automatically.

Eine besonders umweltfreundliche und effektive Sorptionsklimaanlage der vorstehenden Art ist mit Wasser als Sorptionsmittel und Zeolith als Sorbens in den Sorptionsreaktoren erreichbar. A particularly environmentally friendly and effective sorption air conditioning system of the above Kind is with water as sorbent and zeolite as sorbent in the sorption reactors reachable.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Sprühverdampfer bzw. -Kondensatoren führt zu einer starken Verminderung des Bauvolumens bei einer vorgegebenen Leistung, so daß sich die Anlage besonders zur Kühlung und/oder Beheizung eines Fahrzeuginnenraumes eignet.The use of the spray evaporators or condensers according to the invention leads to a strong reduction in the volume of a given power, so that the system especially for cooling and / or heating a vehicle interior is suitable.

Ein zum Betreiben der vorstehend beschriebenen Sorptionsklimaanlage besonders geeignetes Verfahren ist im Patentanspruch 9 in den einzelnen Verfahrensschritten beschrieben.One especially for operating the sorption air conditioning system described above Suitable method is in claim 9 in the individual process steps described.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing described. It shows

Fig. 1-6 eine schematische Darstellung einer Sorptionsklimaanlage in mehreren unterschiedlichen Betriebsphasen. Fig. 1-6 is a schematic representation of a sorption air conditioning system in several different operating phases.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Sorptionsklimaanlage besteht aus drei verschiedenen geschlossenen Kreislaufsystemen, die nachfolgend zunächst einzeln und anschließend in ihrem Zusammenwirken beschrieben werden.The sorption air conditioning system shown schematically in FIG. 1 consists of three different closed circuit systems, which are described below individually and subsequently in their interaction.

Ein erstes inneres Kreislaufsystem besteht aus einem in der Mitte der Fig. 1 erkennbaren Dampferzeuger E₄, der nur schematisch angedeutet ist. Dem Dampferzeuger E₄ wird Fremdenergie Q₁ in Form von heißen Abgasen eines Brenners und/oder eines Verbrennungsmotors zugeführt. Die Wärmeenergie Q₁ wird auf die beiden im Inneren des Dampferzeugers E₄ angeordneten, zueinander in wärmeleitender Verbindung stehenden Dampfkanäle 1 bzw. 2 übertragen. Die Dampfkanäle 1 bzw. 2 gehören zu einem linken bzw. einem rechten bezüglich des Flüssigkeitsüberganges vollständig voneinander getrennten Zweig des inneren Kreislaufsystems. Beide Zweige des inneren Kreislaufes stehen über eine Rohrleitung 3 bzw. 4 mit je einem Sorptionsreaktor E₅ bzw. E₆ in wärmeleitender Verbindung. Im Vorlaufzweig zwischen Dampferzeuger E₄ und erstem Sorptionsreaktor E₅ ist ein Wasserabscheider W₁ angeordnet, dessen flüssigkeitsabscheidende Leitung mit einer Kondensatrücklaufleitung, die vom unteren Teil der Leitung 3 gebildet wird, verbunden ist. In diesem Teil der Leitung 3 ist vor dem Eintritt in den Dampferzeuger E₄ ein Ventil V₆ angeordnet, mittels dem die Zufuhr von Kondensat zum Dampferzeuger E₄ absperrbar ist. A first internal circulation system consists of a steam generator E₄ which can be seen in the middle of FIG. 1 and which is only indicated schematically. The steam generator E₄ external energy Q₁ is supplied in the form of hot exhaust gases from a burner and / or an internal combustion engine. The thermal energy Q₁ is transferred to the two arranged inside the steam generator Eamp, mutually in thermally conductive connection steam channels 1 and 2 . The steam channels 1 and 2 belong to a left and a right branch of the inner circulatory system that are completely separate from one another with respect to the liquid transfer. Both branches of the inner circuit are connected via a pipeline 3 or 4 with a sorption reactor E₅ or E₆ in a heat-conducting connection. In the flow branch between the steam generator E₄ and the first sorption reactor E₅ a water separator W₁ is arranged, the liquid-separating line with a condensate return line, which is formed by the lower part of the line 3 , is connected. In this part of line 3 , a valve V₆ is arranged before entry into the steam generator E,, by means of which the supply of condensate to the steam generator E₄ can be shut off.

Analog zum linken Zweig weist der rechte Zweig des inneren Kreislaufs in einer Vorlaufleitung zwischen dem Dampferzeuger E₄ und einem zweiten Sorptionsreaktor E₆ einen Wasserabscheider W₂ auf. Dieser sorgt dafür, daß vom Dampfkanal 2 des Dampferzeugers E₄ ausgehender Dampf nur in dampfförmiger Form in den oberen Teil einer Leitung 4 zum zweiten Sorptionsreaktor E₆ gelangen kann, während etwaige Flüssigkeitspartikel durch eine flüssigkeitsabscheidende Leitung des Wasserabscheiders W₂ unmittelbar in den unteren Teil der Leitung 4, der als Kondensatrücklaufleitung fungiert, zurückgeführt wird. In diesem unteren Teil ist vor dem Eintritt in den Dampferzeuger E₄ ein Ventil V₇ angeordnet, mittels dem die Zufuhr von Kondensat zum Dampferzeuger E₄ absperrbar ist.Analogous to the left branch, the right branch of the inner circuit has a water separator W₂ in a flow line between the steam generator E₄ and a second sorption reactor E₆. This ensures that steam emanating from the steam channel 2 of the steam generator E₄ can only reach the second part of a line 4 to the second sorption reactor E₆ in vapor form, while any liquid particles through a liquid-separating line of the water separator W₂ directly into the lower part of line 4 , which acts as a condensate return line, is returned. In this lower part, a valve V₇ is arranged before entering the steam generator E₄, by means of which the supply of condensate to the steam generator Ebar can be shut off.

Der erste Sorptionsreaktor E₅ setzt sich aus einem Zeolithblock Z₅ und einem als Verdampfer bzw. als Kondensator fungierenden Sprühbehälter S₅ zusammen. Der Zeolithblock Z₅ wird außer der bereits erwähnten, zum inneren Dampfkreislauf gehörenden Leitung 3 von einer weiteren Leitung 5 zum Zweck eines indirekten Wärmetausches durchdrungen, die zu einem geschlossenen Abwärmekreislauf gehört. In diesem Abwärmekreislauf ist oberhalb des ersten Sorptionsreaktors E₅ in der Leitung 5 ein Ventil V₃ angeordnet. Stromab dieses Ventils V₃ mündet in die Leitung 5 eine Leitung 12 ein, in der ein weiteres Ventil V₁ angeordnet ist. Nach der Einmündungsstelle der Leitung 12 ist in der Leitung 5 eine erste Pumpe P₁ angeordnet. Stromab dieser Pumpe P₁, d. h. in Förderrichtung derselben mündet in die Leitung 5 eine Leitung 13 ein, die mittels eines Ventils V₂ absperrbar ist. Ab der Einmündungsstelle der Leitung 13 setzt sich die Leitung 5 als Leitung 6 fort, in welcher vor ihrem Eintritt in den zweiten Sorptionsreaktor S₆ ein Ventil V₄ angeordnet ist. Die Leitung 6 steht in wärmeleitender Verbindung mit einem Zeolithblock Z₆ des zweiten Sorptionsreaktors E₆. Der zweite Sorptionsreaktor E₆ weist außer dem Zeolithblock Z₆ einen als Verdampfer bzw. als Kondensator fungierenden Sprühbehälter S₆ auf. Nach Austreten aus dem zweiten Sorptionsreaktor E₆ ist in die Leitung 6 ein Rückschlagventil 7 eingesetzt. In die Leitung 6 mündet ein unterer Zweig der Leitung 5 ein, in die unterhalb des ersten Sorptionsreaktors E₅ ein Ventil V₅ eingesetzt ist. Das Ventil V₅ wird ferner durch eine Bypassleitung 8 umgangen, in welche ein nur nach unten hin durchströmbares Rückschlagventil 9 eingesetzt ist. Die Leitung 5 und die Leitung 6 vereinigen sich unterhalb des ersten Sorptionsreaktors E₅ zu einer Leitung 10, die im oberen Teil mit einem Ausgleichsbehälter E₁ verbunden ist und anschließend einen Abwärmetauscher 11 durchströmt. An dem mittels eines schematisch angedeuteten Gebläse beaufschlagbaren Abwärmetauscher 11 ist eine Wärmemenge Q₂ abführbar. Nach Austritt aus dem Abwärmetauscher 11 spaltet sich die Leitung 10 in die bereits erwähnten parallelen Leitungen 12 bzw. 13 auf, von denen erstere stromauf der Pumpe P₁ und zweitere stromab der Pumpe P₁ in die Leitung 5 einmündet.The first sorption reactor E₅ is composed of a zeolite block Z₅ and a spray container S₅ functioning as an evaporator or a condenser. The zeolite block Z₅ is in addition to the already mentioned, belonging to the inner steam circuit line 3 through another line 5 for the purpose of indirect heat exchange, which belongs to a closed waste heat cycle. In this waste heat circuit, a valve V₃ is arranged in line 5 above the first sorption reactor E₅. Downstream of this valve V₃ opens a line 12 in line 5 , in which a further valve V₁ is arranged. After the junction of line 12 , a first pump P 1 is arranged in line 5 . Downstream of this pump P₁, ie in the conveying direction thereof, a line 13 opens into line 5 , which line can be shut off by means of a valve V₂. From the junction of line 13 , line 5 continues as line 6 , in which a valve V₄ is arranged before it enters the second sorption reactor S₆. The line 6 is in heat-conducting connection with a zeolite block Z₆ of the second sorption reactor E₆. In addition to the zeolite block Z₆, the second sorption reactor E₆ has a spray container S₆ functioning as an evaporator or a condenser. After exiting the second sorption reactor E₆, a check valve 7 is inserted in line 6 . A lower branch of line 5 opens into line 6 , into which a valve V₅ is inserted below the first sorption reactor E₅. The valve V₅ is further bypassed by a bypass line 8 , in which a check valve 9 can be flowed through only downwards. The line 5 and the line 6 combine below the first sorption reactor E₅ to form a line 10 which is connected in the upper part to an expansion tank E₁ and then flows through a waste heat exchanger 11 . A quantity of heat Q 2 can be dissipated on the waste heat exchanger 11 which can be acted upon by a schematically indicated fan. After exiting the waste heat exchanger 11 , the line 10 splits into the parallel lines 12 and 13 already mentioned, of which the former opens into the line 5 upstream of the pump P 1 and the second downstream of the pump P 1 .

Der als Sprühverdampfer bzw. -Kondensator fungierende Sprühbehälter S₅ des ersten Sorptionsreaktors E₅ kann wahlweise durch eine Leitung 14, die mittels eines Ventils V₈ absperrbar ist oder durch eine Leitung 25, die mittels eines Ventils V₉ absperrbar ist, gespeist werden. Die aus der Leitung 14 bzw. 25 in den Sprühbehälter S₅ einströmende Flüssigkeit wird in Form eines Sprühkegels darin versprüht und steht in direktem stofflichen Wärmetausch mit dem Zeolithblock Z₅. Wird dieser durch Wärmezufuhr desorbiert, so wird der aus dem Zeolithblock Z₅ ausgetriebene Wasserdampf mittels der kühleren Flüssigkeit des Sprühkegels verflüssigt und die dabei freiwerdende Wärme mit der Flüssigkeit nach unten abgeführt. In einer Adsorptionsphase des ersten Sorptionsreaktors E₅ wird dagegen aus dem Sprühkegel Wasser verdampft und im Zeolithblock Z₅ angelagert, wobei der versprühten Flüssigkeit Wärme entzogen wird. Im unteren Teil des Sprühbehälters S₅ wird die Flüssigkeit gesammelt und wahlweise über eine Leitung 15 mit einem darin angeordneten Absperrventil V₁₀ zu einem Ausgleichsbehälter E₂ oder über eine Leitung 23 mit einem darin angeordneten Ventil V₁₀ zu einem Ausgleichsbehälter E₃ geführt. An den Ausgleichsbehälter E₂ schließt sich nach unten eine Leitung 16 an, die mit einem Wärmetauscher 17 in Verbindung steht, der mittels eines nur schematisch angedeuteten Gebläses beaufschlagbar ist und zur Abfuhr von Wärme Q₃ aus diesem Teil des Kreislaufes dient. Die abgeführte Wärmemenge Q₃ kann beispielsweise zu Heizzwecken verwendet werden. Stromab des Wärmetauschers 17 schließt sich eine Pumpe P₂ an, die den Flüssigkeitstransport durch die Leitungen 14, 15 und 16 aufrecht erhält.The spray container S₅ of the first sorption reactor E₅ functioning as a spray evaporator or condenser can be fed either through a line 14 which can be shut off by means of a valve V₈ or through a line 25 which can be shut off by means of a valve V₉. The liquid flowing from the line 14 or 25 into the spray container S wird is sprayed in the form of a spray cone and is in direct material heat exchange with the zeolite block Z₅. If this is desorbed by supplying heat, the water vapor expelled from the zeolite block Z₅ is liquefied by means of the cooler liquid of the spray cone and the heat released in the process is dissipated downward with the liquid. In an adsorption phase of the first sorption reactor Eorp, on the other hand, water is evaporated from the spray cone and deposited in the zeolite block Z wobei, the sprayed liquid being extracted from heat. In the lower part of the spray container S₅ the liquid is collected and optionally via a line 15 with a shut-off valve V₁₀ arranged therein to a surge tank E₂ or via a line 23 with a valve V₁₀ arranged therein to a surge tank E₃. At the expansion tank E₂ a line 16 connects at the bottom, which is connected to a heat exchanger 17 , which can be acted upon by means of a fan, only indicated schematically, and is used to dissipate heat Q₃ from this part of the circuit. The amount of heat removed Q₃ can be used for heating purposes, for example. Downstream of the heat exchanger 17 is connected to a pump P₂, which maintains the liquid transport through the lines 14 , 15 and 16 .

Spiegelbildlich zu diesem Kreislauf mündet in den als Sprühverdampfer bzw. -Kondensator fungierenden Sprühbehälter S₆ des zweiten Sorptionsreaktors E₆ eine Leitung 18 mit einem darin angeordneten Ventil V₁₂ oder wahlweise dazu eine Leitung 26 mit einem darin angeordneten Ventil V₁₃ ein. Der im Sprühbehälter S₆ versprühte Flüssigkeitskegel dient wie vorstehend beschrieben beim ersten Sorptionsreaktor S₅ wiederum je nachdem, ob der zweite Sorptionsreaktor E₆ in einer Desorptionsphase oder einer Adsorptionsphase betrieben wird, zur Aufnahme von Wasserdampf aus dem oder zur Abgabe von Wasserdampf an den Zeolithblock Z₆. Von einem Sammelteil im unteren Teil des Sprühbehälters S₆ wird die Flüssigkeit wahlweise entsprechend der Ventilstellung über eine Leitung 19 mit einem darin angeordneten Ventil V₁₄ dem Ausgleichsbehälter E₃ oder über eine Leitung 24 mit einem darin angeordneten Ventil V₁₅ dem Ausgleichsbehälter E₂ zugeleitet. Aus dem Ausgleichsbehälter E₃ führt eine Leitung 20 zu einem Wärmetauscher 21, der mittels eines schematisch angeordneten Gebläses beaufschlagbar ist und der zur Abfuhr einer Wärmemenge Q₄ aus einem Innenraum eines nicht gezeigten Fahrzeuges dient. Eine stromab des Wärmetauschers 21 angeordnete Pumpe P₃ dient zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitskreislaufes in den Leitungen 18, 19 und 20.A mirror image of this circuit opens into the spray tank S₆ of the second sorption reactor E₆ functioning as a spray evaporator or condenser, a line 18 with a valve V₁₂ arranged therein or optionally a line 26 with a valve V₁₃ arranged therein. The liquid cone sprayed in the spray container S₆ serves, as described above, for the first sorption reactor S₅, depending on whether the second sorption reactor E wird is operated in a desorption phase or an adsorption phase, for taking up water vapor from or for delivering water vapor to the zeolite block Z₆. From a collecting part in the lower part of the spray container S₆ the liquid is optionally fed to the expansion tank E₂ via a line 19 with a valve V₁₄ arranged therein the expansion tank E₃ or via a line 24 with a valve V₁₅ arranged therein. From the expansion tank E₃ leads a line 20 to a heat exchanger 21 which can be acted upon by a schematically arranged fan and which is used to dissipate a quantity of heat Q₄ from an interior of a vehicle, not shown. A pump P₃ arranged downstream of the heat exchanger 21 serves to maintain the liquid circuit in the lines 18 , 19 and 20 .

Während der linke Teil des äußeren Kreislaufes mit den Leitungen 14, 15 und 16 und dem Wärmetauscher 17 zur Abfuhr von Wärme Q₃ respektive Bereitstellung einer Heizleistung dient, dient der rechte Teil des äußeren Kreislaufes mit den Leitungen 18, 19 und 20 sowie dem Wärmetauscher 21 der Zufuhr von Wärme Q₄ an den Kreislauf respektive der Bereitstellung von Kälteleistung für einen Fahrzeuginnenraum. Die Ausgleichsbehälter E₂ bzw. E₃ sind ferner durch eine Verbindungsleitung 22 mit einem darin angeordneten Ventil V₁₆ verbunden. Eine weitere Leitung 18A verbindet die Leitungen 18 und 20 unter Umgehung des Sprühbehälters S₆ auf kurzem Wege miteinander. In diese Leitung 18A ist ein Ventil V₁₇ zur Absperrung derselben eingesetzt.While the left part of the outer circuit with the lines 14 , 15 and 16 and the heat exchanger 17 serves to dissipate heat Q₃ or provide heating power, the right part of the outer circuit with the lines 18 , 19 and 20 and the heat exchanger 21 serves Supply of heat Q₄ to the circuit or the provision of cooling power for a vehicle interior. The expansion tank E₂ or E₃ are also connected by a connecting line 22 with a valve V₁₆ arranged therein. Another line 18 A connects the lines 18 and 20 bypassing the spray container S₆ together. In this line 18 A a valve V₁₇ is used to shut off the same.

Die folgenden Darstellungen gemäß Fig. 2-6 unterscheiden sich von der Darstellung in Fig. 1 nur durch unterschiedliche Kreisläufe, die durch verschiedene Ventilstellungen sowie den Betrieb oder Nichtbetrieb von Pumpen und Wärmetauschern erzeugt werden. Sie werden anschließend im Zusammenhang mit den verschiedenen Betriebsphasen erläutert.The following representations according to FIGS. 2-6 differ from the representation in FIG. 1 only by different circuits which are generated by different valve positions and the operation or non-operation of pumps and heat exchangers. They are then explained in connection with the various operating phases.

Der in den Fig. 1-6 nur schematisch dargestellter Dampferzeuger E₄ besteht im wesentlichen aus einem wärmeerzeugenden Teil. Als wärmeerzeugender Teil wird vorzugsweise ein im wesentlichen von Fahrzeugzusatzheizgeräten bekannter Brenner vorgesehen.The only schematically shown in Figs. 1-6 steam generator E6 consists essentially of a heat-generating part. A burner known essentially from auxiliary vehicle heaters is preferably provided as the heat-generating part.

Um im Dampferzeuger E₄ zusätzlich oder optional zu den von einem Brenner erzeugten Brenngasen auch Energie aus den Abgasen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine nutzen zu können, ist am Dampferzeuger E₄ vorzugsweise ein weiterer Anschlußstutzen vorgesehen, der mit einer abgasführenden Leitung der nicht gezeigten Brennkraftmaschine über einen weiteren Dampfkreislauf in Verbindung steht. Bei stehender Brennkraftmaschine wird dann die für eine Klimatisierung erforderliche Energie ausschließlich vom Brenner erzeugt, bei laufender Brennkraftmaschine und genügender Abwärmeleistung des Motors kann der Brenner in seiner Leistung gedrosselt oder gar ganz abgeschaltet werden.To be in the steam generator E₄ in addition or optionally to those generated by a burner Fuel gases also energy from the exhaust gases of an internal combustion engine, not shown To be able to use is preferably a further connection piece on the steam generator E₄ provided with an exhaust pipe of the internal combustion engine, not shown is connected via another steam circuit. When standing The internal combustion engine then becomes the energy required for air conditioning produced exclusively by the burner, with the internal combustion engine running and sufficient The burner's heat output can be reduced or even reduced be switched off.

Nachfolgend werden nun die verschiedenen Betriebsphasen der Sorptionsklimaanlage anhand der Fig. 1-6 erläutert.The various operating phases of the sorption air conditioning system will now be explained with reference to FIGS. 1-6.

In Fig. 1 wird der Sorptionsreaktor E₅ desorbiert und der zweite Sorptionsreaktor E₆ adsorbiert. Hierzu wird dem Dampferzeuger E₄ im inneren Kreislauf Wärmeenergie Q₁ zugeführt. Der Dampfkanal 1 wird infolge des geöffneten Ventils V₆ durchströmt, wo hingegen der Dampfkanal 2 infolge des geschlossenen Ventils V₇ nicht durchströmt wird. Der im Dampfkanal 1 erzeugte Dampf wird über den Wasserabscheider W₁ in die Leitung 3 eingeleitet und beheizt durch intensiven indirekten Wärmetausch den Zeolithblock Z₅ des ersten Sorptionsreaktors E₅. Dabei gibt der Dampf Wärme ab und kondensiert. Das Kondensat wird über den unteren Teil der Leitung 3 und das Ventil V₆ wieder dem Dampfkanal 1 zugeführt.In Fig. 1, the sorption reactor E₅ is desorbed and the second sorption reactor E₆ is adsorbed. For this purpose, the steam generator E₄ in the inner circuit is supplied with thermal energy Q₁. The vapor passage 1 flows through as a result of the open valve V₆, whereas the steam channel does not flow through the closed valve 2 due to V₇. The steam generated in the steam duct 1 is introduced into the line 3 via the water separator W 1 and heats the zeolite block Z 1 of the first sorption reactor E 1 by intensive indirect heat exchange. The steam gives off heat and condenses. The condensate is fed back to the steam duct 1 via the lower part of the line 3 and the valve V₆.

Der den Zeolithblock Z₅ durchdringende Abschnitt des Abwärmekreislaufes in Form der Leitung 5 ist hierbei nicht aktiv, da die Ventile V₃ und V₅ geschlossen sind. Die zwischen beiden Ventilen V₃ bzw. V₅ eingeschlossene Flüssigkeit wird jedoch miterwärmt und kann bei Ausdehnung über das Rückschlagventil 9 und die Bypassleitung 8 entweichen. Der durch die Erwärmung aus dem Zeolithblock Z₅ ausgetriebene Wasserdampf wird im als Sprühkondensator fungierenden Sprühbehälter S₅ von der darin versprühten kälteren Flüssigkeit kondensiert und nach unten abgeführt. Die Zufuhr der Sprühflüssigkeit erfolgt ausgehend von der Pumpe P₂ über die Leitung 14 und das geöffnete Ventil V₈. Das Ventil V₉ in der Leitung 25 ist geschlossen. Die Abfuhr der Sprühflüssigkeit mit dem kondensierten Dampf aus dem Zeolithblock Z₅ wird nach unten über die Leitung 15 mit dem geöffneten Ventil V₁₀ zum Ausgleichsbehälter E₂ vorgenommen. Die an diesen angeschlossenen Leitungen 24 bzw. 22 sind durch die geschlossenen Ventile V₁₅ bzw. V₁₆ abgesperrt. Aus dem Ausgleichsbehälter E₂ wird die Flüssigkeit über die Leitung 16 zum Wärmetauscher 17 geführt, an dem die Flüssigkeit Wärmeenergie Q₃ abgibt. Die abgekühlte Flüssigkeit wird über die Pumpe P₂ und die Leitung 14 erneut in den Sprühkondensator S₅ eingepumpt.The section of the waste heat circuit in the form of line 5 penetrating the zeolite block Z₅ is not active since the valves V₃ and V₅ are closed. However, the liquid enclosed between the two valves V₃ and V wird is also heated and can escape when expanded via the check valve 9 and the bypass line 8 . The water vapor expelled by the heating from the zeolite block Z₅ is condensed in the spray container S₅ functioning as a spray condenser by the colder liquid sprayed therein and discharged downward. The spray liquid is supplied starting from the pump P₂ via line 14 and the open valve V₈. The valve V₉ in line 25 is closed. The discharge of the spray liquid with the condensed vapor from the zeolite block Z₅ is made down via line 15 with the open valve V₁₀ to the expansion tank E₂. The connected to these lines 24 and 22 are shut off by the closed valves V₁₅ and V₁₆. From the expansion tank E₂, the liquid is fed via line 16 to the heat exchanger 17 , at which the liquid emits thermal energy Q₃. The cooled liquid is pumped again through the pump P₂ and line 14 into the spray condenser S₅.

Gleichzeitig wird der im rechten Teil der Fig. 2 angeordnete zweite Sorptionsreaktor E₆ adsorbiert. Hierzu wird Flüssigkeit von einer Pumpe P₃ über eine Leitung 18 und das geöffnete Ventil V₁₂ in den als Sprühverdampfer fungierenden Sprühbehälter S₆ eingesprüht. Das Ventil V₁₃ der Leitung 26 ist dabei geschlossen. Aus der versprühten Flüssigkeit im Sprühbehälter S₆ wird unter Wärmeentzug Wasserdampf entnommen und im Zeolithblock Z₆ angelagert. Die dabei im Zeolithblock Z₆ freiwerdende Wärmeenergie wird über den Abwärmekreislauf wegbefördert. Hierzu fördert die Pumpe P₁ über das geöffnete Ventil V₄, die Leitung 6, das Rückschlagventil 7 und die Leitung 10 Flüssigkeit durch den Wärmetauscher 11. In diesem wird der Flüssigkeit Wärmeenergie Q₂ entzogen. Über das geöffnete Ventil V₁ und die Leitung 12 wird anschließend die abgekühlte Flüssigkeit von der Pumpe P₁ angesaugt und erneut zum Zeolithblock Z₆ gefördert. Das Ventil V₂ in der Leitung 13 ist während dieser Phase geschlossen.At the same time, the second sorption reactor E₆ arranged in the right part of FIG. 2 is adsorbed. For this purpose, liquid is sprayed from a pump P₃ via a line 18 and the open valve V₁₂ into the spray container S₆ functioning as a spray evaporator. The valve V₁₃ the line 26 is closed. Water vapor is removed from the sprayed liquid in the spray container S₆ with heat removal and deposited in the zeolite block Z₆. The heat energy released in the zeolite block Z₆ is transported away via the waste heat cycle. For this purpose, the pump P₁ via the open valve V₄, the line 6 , the check valve 7 and the line 10 liquid through the heat exchanger 11th In this, the liquid thermal energy Q₂ is withdrawn. Via the open valve V₁ and line 12 , the cooled liquid is then sucked in by the pump P₁ and conveyed again to the zeolite block Z₆. The valve V₂ in line 13 is closed during this phase.

Die durch das Verdampfen von Wasser im Sprühbehälter S₆ abgekühlte Flüssigkeit wird über das geöffnete Ventil V₁₄ und die Leitung 19 zum Ausgleichsbehälter E₃ geleitet. Die daran angeschlossene Leitung 23 ist durch das geschlossene Ventil V₁₁ gesperrt. Die Leitung 22 ist durch das geschlossene Ventil V₁₆ gesperrt. Die abgekühlte Flüssigkeit wird aus dem Ausgleichsbehälter E₃ über die Leitung 20 zum Wärmetauscher 21 geführt. An diesem wird Umluft aus einem nicht dargestellten Fahrzeuginnenraum in Wärmetausch mit der abgekühlten Flüssigkeit gebracht, wobei der Luft Wärmeenergie Q₄ entzogen wird. Die dadurch um etwa 5-10° erwärmte Flüssigkeit wird mittels der Pumpe P₃ erneut zum Sprühbehälter S₆ gepumpt. Während dieser Phase wird an den Wärmetauschern 17 und 11 Wärmeenergie Q₃ bzw. Q₂ bereitgestellt und am Wärmetauscher 21 Kälteleistung bereitgestellt. Der Prozeß in dieser ersten Phase läuft solange, bis der Zeolithblock Z₅ vollständig desorbiert und der Zeolithblock Z₆ vollständig adsorbiert ist.The cooled by the evaporation of water in the spray tank S₆ liquid is passed through the open valve V₁₄ and line 19 to the expansion tank E₃. The line 23 connected to it is blocked by the closed valve V₁₁. The line 22 is blocked by the closed valve V₁₆. The cooled liquid is led from the expansion tank E₃ via line 20 to the heat exchanger 21 . At this, recirculated air from a vehicle interior, not shown, is brought into heat exchange with the cooled liquid, thermal energy Q wird being extracted from the air. The liquid heated by about 5-10 ° is pumped again to the spray container S₆ by means of the pump P₃. During this phase, heat energy Q₃ or Q₂ is provided on the heat exchangers 17 and 11 and 21 cooling capacity is provided on the heat exchanger. The process in this first phase runs until the zeolite block Z₅ is completely desorbed and the zeolite block Z₆ is completely adsorbed.

In der daran anschließenden zweiten Phase (Fig. 2) sind die beiden einen Kondensatfluß zum Dampferzeuger E₄ ermöglichenden Ventile V₆ bzw. V₇ geschlossen. Der Dampferzeuger E₄ erzeugt somit weder im ersten Dampfkanal 1 noch im zweiten Dampfkanal 2 Wärmeenergie. Im Abwärmekreislauf sind die Ventile V₃, V₄ und V₅ geöffnet und die Ventile V₁ und V₂ geschlossen. Die Pumpe P₁ bewegt daher die Flüssigkeit durch die Leitungen 5 und 6 in einem kleinen Kreislauf durch den ersten Zeolithblock Z₅ und den zweiten Zeolithblock Z₆. Dabei wird die in der Phase 1 zum Desorbieren des Zeolithblocks Z₅ eingebrachte Wärme teilweise wieder genutzt um den in Phase 1 adsorbierten Zeolithblock Z₆ aufzuheizen. Als weitere Maßnahme, um die Temperatur des ersten Zeolithblocks Z₅ abzusenken und die des zweiten Zeolithblocks Z₆ in Vorbereitung auf dessen in der dritten Phase folgende Desorption zu erhöhen, ist ein innerer Druckausgleich zwischen den beiden Zeolithblöcken Z₅ bzw. Z₆. Hierzu wird das Ventil V₁₆ zwischen den beiden Ausgleichsbehältern E₂ und E₃ geöffnet, wodurch sich einerseits die unterschiedlichen Wasserstände in den Behältern ausgleichen, andererseits aber auch die unterschiedlichen Drücke in den beiden Zeolithblöcken Z₅ bzw. Z₆ ausgeglichen werden. Dieser Druckausgleich wird dadurch ermöglicht, daß das Ventil V₁₀ in der Leitung 15 und das Ventil V₁₄ in der Leitung 19 geöffnet sind. Die Ventile V₈, V₉, V₁₂, V₁₃, V₁₁, V₁₅ sind hierbei geschlossen. Durch den Druckausgleich sinkt die Temperatur im ersten Zeolithblock Z₅ schlagartig um ca. 40 K und steigt im zweiten Zeolithblock Z₆ um etwa den gleichen Betrag an. Im Abwärmekreislauf werden in der Leitung 6 im Bereich des zweiten Zeolithblocks Z₆ durch diese plötzliche Temperaturerhöhung Temperaturen von mehr als 100° erreicht. Das Wasser in den Rohren des Abwärmekreislaufs verdampft dadurch teilweise, wobei durch den angestiegenen Druck das Restwasser vom Dampf über das Rückschlagventil 7 herausgedrängt wird. Dieser Effekt wirkt sich positiv auf das Verhalten der Anlage aus, weil damit die Totmassen im System verringert werden und die Wärme aus dem Dampferzeuger E₄ in der anschließenden Phase voll zum Aufheizen des Zeolithblocks Z₆ verwendet werden kann. Die im Abwärmekreislauf auftretenden Volumenveränderungen werden durch den Ausgleichsbehälter E₁ aufgefangen.In the subsequent second phase ( FIG. 2), the two valves V₆ and V₇, which enable a condensate flow to the steam generator E₄, are closed. The steam generator E₄ thus generates neither thermal energy in the first steam duct 1 nor in the second steam duct 2 . In the waste heat circuit, the valves V₃, V₄ and V₅ are open and the valves V₁ and V₂ are closed. The pump P₁ therefore moves the liquid through lines 5 and 6 in a small circuit through the first zeolite block Z₅ and the second zeolite block Z₆. The heat introduced in phase 1 to desorb the zeolite block Z₅ is partially used again to heat the zeolite block Z₆ adsorbed in phase 1. As a further measure to lower the temperature of the first zeolite block Z₅ and to increase that of the second zeolite block Z₆ in preparation for its subsequent desorption in the third phase, there is an internal pressure equalization between the two zeolite blocks Z₅ and Z₆. For this purpose, the valve V₁₆ between the two expansion tanks E₂ and E₃ is opened, which on the one hand compensates for the different water levels in the tanks, but on the other hand also compensates for the different pressures in the two zeolite blocks Z₅ and Z₆. This pressure compensation is made possible in that the valve V₁₀ in line 15 and the valve V₁₄ in line 19 are open. The valves V₈, V₉, V₁₂, V₁₃, V₁₁, V₁₅ are closed. Due to the pressure equalization, the temperature in the first zeolite block Zinkt suddenly drops by approximately 40 K and increases in the second zeolite block Z₆ by approximately the same amount. In the waste heat circuit, temperatures of more than 100 ° are reached in line 6 in the area of the second zeolite block Z₆ by this sudden temperature increase. The water in the tubes of the waste heat circuit thereby partially evaporates, the residual water being forced out of the steam by the check valve 7 due to the increased pressure. This effect has a positive effect on the behavior of the plant, because it reduces the dead mass in the system and the heat from the steam generator E₄ can be used in the subsequent phase to heat up the zeolite block Z voll. The volume changes occurring in the waste heat cycle are absorbed by the expansion tank E₁.

Vorteilhafterweise wird während dieser Ausgleichsphase der Kaltwasserkreislauf nicht unterbrochen, sondern das Wasser wird nun über das geöffnete Ventil V₁₇ durch die Leitungen 18A und 20 von der Pumpe P₃ im kleinen Kreislauf über den Wärmetauscher 21 gepumpt. Der leichte Temperaturanstieg der dabei umgewälzten Flüssigkeitsmenge ist unkritisch für das Gesamtverhalten der Anlage. Wenn bei Abschluß der Phase 2 der Zeolithblock Z₅ auf eine Adsorptionstemperatur von etwa von 50-60°C abgekühlt ist, so beginnt die nächste Phase.Advantageously, the cold water circuit is not interrupted during this compensation phase, but the water is now pumped via the open valve V₁₇ through the lines 18 A and 20 from the pump P₃ in a small circuit via the heat exchanger 21 . The slight rise in temperature of the amount of liquid circulated is not critical to the overall behavior of the system. If at the end of phase 2 the zeolite block Z₅ has cooled to an adsorption temperature of about 50-60 ° C, the next phase begins.

In der nun folgenden dritten Phase (Fig. 3) wird der zweite Sorptionsreaktor E₆ desorbiert und der erste Sorptionsreaktor E₅ adsorbiert. Dazu wird die Wärmeenergie Q₁ im Dampferzeuger E₄ voll zur Verdampfung von Wasser im Dampfkanal 2 verwendet. Dabei ist das Ventil V₇ geöffnet und das Ventil V₆ geschlossen. Der erzeugte Wasserdampf aus dem Dampfkanal 2 wird über den Wasserabscheider W₂ in die Leitung 4 eingeleitet und erhitzt durch intensiven indirekten Wärmetausch den Zeolithblock Z₆ auf die erforderliche Desorptionstemperatur von etwa 200°C. Das den Zeolithblock durchsetzende Leitungsteil 6 des Abwärmekreislaufes ist durch das geschlossene Ventil V₄ dabei tot geschaltet. In diesem Leitungsabschnitt eventuell noch enthaltene Flüssigkeit kann über das Rückschlagventil 7 jedoch nach unten entweichen. Der beim Desorbieren aus dem Zeolithblock Z₆ ausgetriebene Wasserdampf wird vom jetzt als Sprühkondensator fungierenden Sprühbehälter S₆ kondensiert. Diesem wird relativ kühle Flüssigkeit über die Leitung 26 und das geöffnete Ventil V₁₃ zugeführt. Das Ventil V₁₂ in der Leitung 18 ist geschlossen. Die Flüssigkeit aus der Leitung 26 und das aus dem Zeolithblock Z₆ ausgetriebene Kondensat werden über die Leitung 24 und das geöffnete Ventil V₁₅ zum Ausgleichsbehälter E₂ geleitet. Die an diesen ferner angeschlossenen Leitungen 15 bzw. 22 sind durch die geschlossenen Ventile V₁₀ bzw. V₁₆ deaktiviert. Aus dem Ausgleichsbehälter E₂ wird die Flüssigkeit über die Leitung 16 und den Wärmetauscher 17 von der Pumpe P₂ angesaugt und anschließend über die Leitung 26 erneut in den Sprühbehälter S₆ gepumpt. Das Ventil V₈ in der Leitung 14 ist dabei geschlossen. Im Wärmetauscher 17 wird der Flüssigkeit Wärmeenergie Q₃ entzogen.In the third phase that follows ( FIG. 3), the second sorption reactor E₆ is desorbed and the first sorption reactor E₅ is adsorbed. For this purpose, the thermal energy Q₁ in the steam generator E₄ is fully used for the evaporation of water in the steam channel 2 . The valve V₇ is open and the valve V₆ is closed. The water vapor generated from the steam channel 2 is introduced via the water separator W₂ into line 4 and heated the zeolite block Z₆ by intensive indirect heat exchange to the required desorption temperature of about 200 ° C. The line part 6 of the waste heat circuit passing through the zeolite block is switched dead by the closed valve V₄. However, any liquid still contained in this line section can escape downward via the check valve 7 . The water vapor expelled from the zeolite block Z₆ during desorption is condensed by the spray container S₆, which now functions as a spray condenser. This relatively cool liquid is supplied via line 26 and the open valve V₁₃. The valve V₁₂ in line 18 is closed. The liquid from line 26 and the condensate expelled from the zeolite block Z₆ are passed via line 24 and the open valve V₁₅ to the expansion tank E₂. The lines 15 and 22 also connected to these are deactivated by the closed valves V₁₀ and V₁₆. From the expansion tank E₂, the liquid is sucked in via the line 16 and the heat exchanger 17 by the pump P₂ and then pumped again via the line 26 into the spray tank S₆. The valve V₈ in line 14 is closed. In the heat exchanger 17 the liquid thermal energy Q₃ is withdrawn.

Gleichzeitig adsorbiert der Zeolithblock Z₅ im ersten Sorptionsreaktor E₅. Dazu wird diesem Flüssigkeit über die Leitung 25 und das geöffnete Ventil V₉ durch den Sprühverdampfer S₅ zugeführt. Im nun als Sprühverdampfer fungierenden Sprühbehälter S₅ verdampfter Wasserdampf wird im Zeolithblock Z₅ unter Wärmeentwicklung angelagert. Diese Wärme wird durch den Abwärmekreislauf über die Leitung 5, das geöffnete Ventil V₃, die Pumpe P₁, die Leitung 13 mit dem geöffneten Ventil V₂ und den Wärmetauscher 11 abgeführt. Die im Wärmetauscher 11 abgekühlte Flüssigkeit wird anschließend über die Leitung 10, die Leitung 5 und das geöffnete Ventil V₅ erneut über den Zeolithblock Z₅ geleitet. Das Ventil V₁ in der Leitung 12 ist dabei geschlossen, um eine falsche Ansaugung durch die Pumpe P₁ zu verhindern. Ebenfalls geschlossen ist das Ventil V₄, so daß der rechte Teil des Abwärmekreislaufs im Bereich des zweiten Sorptionsreaktors E₆ in dieser Phase nicht durchströmt wird.At the same time, the zeolite block Z₅ adsorbs in the first sorption reactor E₅. For this purpose, this liquid is supplied via line 25 and the open valve V₉ through the spray evaporator S₅. In the spray tank S₅, which now functions as a spray evaporator, vaporized water is deposited in the zeolite block Z₅ with the development of heat. This heat is removed through the waste heat circuit via line 5 , the open valve V₃, the pump P₁, the line 13 with the open valve V₂ and the heat exchanger 11 . The liquid cooled in the heat exchanger 11 is then passed through line 10 , line 5 and the open valve V₅ again via the zeolite block Z₅. The valve V₁ in line 12 is closed to prevent incorrect suction by the pump P₁. The valve V₄ is also closed, so that the right part of the waste heat circuit in the region of the second sorption reactor E₆ is not flowed through in this phase.

Die im Sprühbehälter S₅ durch Verdampfung abgekühlte Flüssigkeit wird über das geöffnete Ventil V₁₁ und die Leitung 23 zum Ausgleichsbehälter E₃ geleitet. Die an diesen angeschlossenen Leitungen 19 bzw. 22 sind durch die geschlossenen Ventile V₁₄ bzw. V₁₆ deaktiviert. Die abgekühlte Flüssigkeit wird aus dem Behälter E₃ über die Leitung 20 zum Wärmetauscher 21 geführt. Im Wärmetauscher 21 wird die Flüssigkeit durch Abwärme aus der Umluft des Fahrzeuginnenraumes in Form von Energie Q₄ erwärmt, wobei sich umgekehrt die zum Innenraum zurückgeführte Umluft abkühlt. Die Pumpe P₃ pumpt anschließend die leicht erwärmte Flüssigkeit bei geschlossenen Ventilen V₁₇ und V₁₂ durch die Leitung 25 und das geöffnete Ventil V₉ erneut zum Sprühbehälter S₅. Auch in dieser Phase 3 wird - wie in der Phase 1 - an den Wärmetauschern 17 bzw. 11 Wärmeleistung und am Wärmetauscher 21 Kälteleistung bereitgestellt.The liquid cooled in the spray tank S Spr by evaporation is passed through the open valve V₁₁ and line 23 to the expansion tank E₃. The lines 19 and 22 connected to these are deactivated by the closed valves V₁₄ and V₁₆. The cooled liquid is passed from the container E₃ via line 20 to the heat exchanger 21 . In the heat exchanger 21 , the liquid is heated by waste heat from the circulating air of the vehicle interior in the form of energy Q₄, with the circulating air returned to the interior cooling down. The pump P₃ then pumps the slightly heated liquid with closed valves V₁₇ and V₁₂ through line 25 and the open valve V₉ again to the spray container S₅. In this phase 3 too - as in phase 1 - heat output 17 and 11 is provided at the heat exchangers and 21 heat output at the heat exchanger.

Nach vollständigen Desorbieren des Zeolithblocks Z₆ und Adsorbieren des Zeolithblocks Z₅ schließt sich als Phase 4 (Fig. 4) wiederum eine Wärmerückgewinnungs- und Druckausgleichphase an. Bei dieser sind wiederum beide zum Dampferzeuger E₄ führenden Ventile V₆ bzw. V₇ geschlossen. Vom inneren Dampfkreislauf her erfolgt demnach keine Energiezufuhr zu einem der beiden Sorptionsreaktoren E₅ bzw. E₆. Die an den Dampferzeuger E₄ angeschlossene Wärmequelle ist dabei abgestellt bzw. abgekoppelt. Die für das vorausgehende Desorbieren des Zeolithblocks Z₆ in diesen hineingesteckte Wärmeenergie wird zum Teil durch einen kleinen Abwärmekreislauf über das Rückschlagventil 7, die Rohrleitung 6, die Leitung 5, die Ventile V₅ und V₃ und die Pumpe P₁ an den Zeolithblock Z₅ übertragen, um diesen für die nach der Phase 4 in der Phase 5 erfolgende erneute Desorption vorzuheizen. Die Ventile V₁ bzw. V₂ sind dabei geschlossen. Wie in der Phase 2 erfolgt eine zusätzliche Temperaturerhöhung des Zeolithblocks Z₅ durch einen Druckausgleich, der durch Öffnen der Ventile V₁₄, V₁₀ und V₁₆ herbeigeführt wird. Hierbei gleicht sich zum einen der Wasserstand in den Ausgleichsbehältern E₂ bzw. E₃ aus, zum anderen wird die Temperatur im ersten Sorptionsreaktor E₅ um ca. 40° Kelvin angehoben. Die Ventile V₈, V₉, V₁₂, V₁₃, V₁₁, V₁₆ sind dabei geschlossen. Der Kaltwasserkreislauf wird wie bei der Phase 2 über das geöffnete Ventil V₁₇, die Leitung 18A und 20, den Wärmetauscher 21 und die Pumpe P₃ während dieser Phase aufrechterhalten.After completely desorbing the zeolite block Z₆ and adsorbing the zeolite block Z₅, phase 4 ( FIG. 4) in turn is followed by a heat recovery and pressure equalization phase. In this case, both valves V₆ and V₇ leading to the steam generator E₄ are closed. Accordingly, there is no energy supply from the inner steam cycle to one of the two sorption reactors E inneren or E₆. The heat source connected to the steam generator E₄ is turned off or disconnected. The for the previous desorbing of the zeolite block Z₆ inserted into this thermal energy is partially transferred to the zeolite block Z₅ by a small waste heat circuit via the check valve 7 , the pipe 6 , the line 5 , the valves V₅ and V₃ and the pump P₁ to preheat the desorption after phase 4 in phase 5. The valves V₁ and V₂ are closed. As in phase 2 there is an additional temperature increase of the zeolite block Z₅ by a pressure equalization, which is brought about by opening the valves V₁₄, V₁₀ and V₁₆. On the one hand, the water level in the expansion tanks E₂ or E₃ compensates, on the other hand, the temperature in the first sorption reactor E₅ is raised by approx. The valves V₈, V₉, V₁₂, V₁₃, V₁₁, V₁₆ are closed. The cold water circuit is maintained as in phase 2 via the open valve V₁₇, the line 18 A and 20 , the heat exchanger 21 and the pump P₃ during this phase.

Der in den Phasen 1-4 vorstehend beschriebene Prozeß wiederholt sich solange, wie die Bereitstellung von Kälte bzw. Wärmeleistung durch den Benutzer gewünscht wird. Bei einer Beendigung dieses Prozesses werden, wie in Zusammenhang mit der Fig. 5 nachfolgend beschrieben, beide Zeolithblöcke Z₅ bzw. Z₆ desorbiert. Dazu werden im inneren Dampfkreislauf beide Ventile V₆ bzw. V₇ geöffnet, so daß mittels der zugeführten Wärmeenergie Q₁ im Dampferzeuger E₄ in beiden Dampfkanälen 1 bzw. 2 Dampf erzeugt wird, welcher zur Erhitzung beider Zeolithblöcke über die Leitungen 3 bzw. 4 dem ersten Zeolithblock Z₅ bzw. dem zweiten Zeolithblock Z₆ zugeführt wird. In beiden Sorptionsreaktoren E₅ bzw. E₆ wird dabei der Sprühbehälter S₅ bzw. S₆ als Sprühkondensator betrieben. Dem Sprühbehälter S₅ wird von der Pumpe P₂ über das geöffnete Ventil V₈ und die Leitung 14 Flüssigkeit zugeführt. Diese kondensiert den aus dem Zeolithblock Z₅ ausgetriebenen Dampf und führt beide Bestandteile über das geöffnete Ventil V₁₀ und die Leitung 15 zum Ausgleichsbehälter E₂. Das Ventil V₁₆ ist dabei geschlossen. Die Pumpe P₂ fördert über die Leitung 26 und das geöffnete Ventil V₁₃ gleichzeitig Flüssigkeit in den Sprühbehälter S₆ Die Flüssigkeit dient dort zum Kondensieren des aus dem Zeolithblock Z₆ ausgetriebenen Dampfes. Beide Bestandteile werden anschließend über das geöffnete Ventil V₁₅ und die Leitung 24 ebenfalls in den Ausgleichsbehälter E₂ eingeführt. Über die Leitung 16 wird die Flüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter E₂ entnommen und über den Wärmetauscher 17 zurück zur Pumpe P₂ angesaugt. Die infolge des kondensierenden Dampfes in den Sprühbehältern S₅ bzw. S₆ in der Flüssigkeit aufgenommene Flüssigkeit wird durch den Wärmetauscher 17 abgeführt. Die Phase 5 gemäß Fig. 5 wird solange aufrechterhalten, bis beide Zeolithblöcke Z₅ bzw. Z₆ vollständig desorbiert sind. In der anschließenden Phase 6 (Fig. 6) herrscht ein Ruhezustand, in dem sämtliche Ventile geschlossen sind, der Dampferzeuger E₄ nicht mit Energie beaufschlagt wird und alle Pumpen abgeschaltet sind. Durch die in der Phase 5 vollständig desorbierten Zeolithblöcke Z₅ und Z₆ kann auch bei einem mehrwöchigen Anhalten dieses Ruhezustandes bei einem Neustart der Anlage sofort durch Adsorption eines der Behälter gemäß Phase 1 Kälteleistung am Wärmetauscher 21 bereitgestellt werden.The process described in phases 1-4 above is repeated as long as the provision of cooling or heating power by the user is desired. When this process has ended, both zeolite blocks Z₅ and Z nachfolgend are desorbed, as described in connection with FIG. 5 below. For this purpose, both valves V₆ and V₇ are opened in the inner steam cycle, so that steam is generated in both steam channels 1 and 2 by means of the supplied thermal energy Q₁ in the steam generator E,, which steam for heating both zeolite blocks via lines 3 and 4 the first zeolite block Z₅ or the second zeolite block Z₆ is supplied. In both sorption reactors E₅ and E₆, the spray container S₅ or S₆ is operated as a spray condenser. The spray tank S₅ is supplied by the pump P₂ via the open valve V₈ and line 14 liquid. This condenses the steam expelled from the zeolite block Z₅ and leads both components via the open valve V₁₀ and line 15 to the expansion tank E₂. The valve V₁₆ is closed. The pump P₂ promotes via the line 26 and the open valve V₁₃ at the same time liquid in the spray container S₆ The liquid is used there to condense the steam expelled from the zeolite block Z₆. Both components are then introduced through the open valve V₁₅ and line 24 also in the expansion tank E₂. Via the line 16 , the liquid is removed from the expansion tank E₂ and sucked back through the heat exchanger 17 to the pump P₂. The liquid absorbed in the liquid as a result of the condensing steam in the spray containers S₅ or S₆ is discharged through the heat exchanger 17 . Phase 5 according to FIG. 5 is maintained until both zeolite blocks Z₅ and Z₆ are completely desorbed. In the subsequent phase 6 ( FIG. 6) there is an idle state in which all the valves are closed, the steam generator E₄ is not subjected to energy and all pumps are switched off. Due to the completely desorbed zeolite blocks Zorb and Z₆ in phase 5, even after a several-week hold of this idle state when the system is restarted, adsorption of one of the containers according to phase 1 cooling capacity can be provided on the heat exchanger 21 .

Die vorstehend beschriebene Anlage eignet sich somit bestens für eine Standklimatisierung von Fahrzeugen ohne gleichzeitigen Betrieb einer Brennkraftmaschine auch nach einer längeren Ruhepause. Die Anlage ermöglicht mittels einer einzigen Wärmequelle ein gleichzeitiges Bereitstellen von kontinuierlicher Wärme- und Kälteleistung. Die Wärmeleistung kann dabei zu Heizzwecken für einen Fahrzeuginnenraum, zur Vorwärmung eines Fahrzeugmotors oder beim Reheat-Betrieb einer Klimaanlage zur Wiedererwärmung von durch Abkühlung entfeuchteter Luft verwendet werden. Die verwendeten Stoffe (Zeolith und Wasser) sind sowohl im ständigen Betrieb als auch bei einem Bruch der Anlage infolge eines Unfalles in keiner Weise umweltschädigend. Durch die teilweise Wärmerückgewinnung in den Phasen 2 und 4 wird der Primärenergieeinsatz gegenüber bekannten Anlagen deutlich reduziert.The system described above is therefore ideally suited for air conditioning in stands of vehicles without simultaneous operation of an internal combustion engine even after one longer break. The system enables a single heat source simultaneous provision of continuous heating and cooling capacity. The Thermal output can be used for heating purposes for a vehicle interior Preheating a vehicle engine or when reheating an air conditioning system Reheating air dehumidified by cooling can be used. The The substances used (zeolite and water) are both in constant operation and at a break in the system as a result of an accident is in no way harmful to the environment. By the partial heat recovery in phases 2 and 4 becomes the primary energy input significantly reduced compared to known systems.

Claims

1. Sorption air-conditioning system with at least two sorption reactors (E₅, E₆) that can be operated alternately in a desorption phase and an adsorption phase, with an evaporator assigned to the sorption reactor (E₅, E₆) operated in the adsorption phase and one assigned to the sorption reactor (E₆, E₅) operated in the desorption phase Condenser, characterized in that each sorption reactor (E₅, E₆) is assigned a spray tank (S₅, S₆), which acts optionally as an evaporator or condenser based on the respective temperature and pressure level, which is part of a closed circuit and is connected on the output side to an expansion tank is (E₂, E₃) and that the expansion tanks (E₂, E₃) are in turn connected on the output side to a heat exchanger ( 17 or 21 ) and to one another by a lockable connecting line ( 22 ).

2. Sorption air conditioning system according to claim 1, characterized in that each spray container (S₅, S₆) is connected on the output side to two lines ( 15 , 23 and 19 , 24 ) which can be shut off by means of valves (V₁₀, V₁₁ or V₁₄, V₁₅) arranged therein, one of which is connected to one of the expansion tanks (E₂, E₃).

3. Sorption air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two heat exchangers ( 17 or 21 ) has a supply line ( 14 , 26 or 18 , 25 ) which can be shut off by means of a valve (V₈, V₁₃ or V₁₂, V₉) ) leads to each of the two spray containers (S₅ or S₆).

4. Sorption air conditioning system according to claim 3, characterized in that two feed lines ( 14 , 26 and 18 , 25 ) to the spray containers (S₅, S₆) a common conveyor (pump P₂, P₃) is assigned.

5. Sorption air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that both expansion tanks (E₂, E₃) at the same height are arranged.

6. Sorption air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that all pumps (P₁, P₂, P₃) and shut-off valves (V₁ to V₁₇) from can be actuated from a common control device.

7. Sorption air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a sorbent water and as a sorbent in the Sorption reactors (E₅, E₆) zeolite is used.

8. Sorption air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they are used for cooling and / or heating a Vehicle interior is used.

9. A method for operating a sorption air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized by the following method steps:

a) Desorption of the first sorption reactor (E₅) by supplying heat with condensation of the expelled sorbent vapor in the first spray tank (S₅), with joint removal of condensate and spray liquid to the first expansion tank (E₂), with cooling of the spray liquid at a first heat exchanger ( 17 ) and then re-pumping into the first spray tank (S₅), the line ( 23 ) from the first spray tank (S₅) to the second expansion tank (E₃) and the connecting line ( 22 ) being closed,
b) adsorption of the second sorption reactor (E₆) by accumulation of sorbent evaporated in the second spray tank (S₆) with simultaneous heat dissipation, introduction of the spray liquid cooled by the evaporation into the second expansion tank (E₃), heating of the spray liquid on a second heat exchanger ( 21 ) and re-pumping into the second spray tank (S₆), the line ( 24 ) from the second spray tank (S₆) to the first expansion tank (E₂) and the connecting line ( 22 ) being closed,
c) after substantially complete desorption of the first sorption reactor (E₅) and adsorption of the second sorption reactor (E₆), closing the shut-off valves (V₈, V₁₂) in the feed lines ( 14 , 18 ) to both spray containers (S₅, S₆), switching off both pumps (P₂, P₃) and opening a shut-off valve (V₁₆) in the connecting line ( 20 ) to compensate for the liquid level in both expansion tanks (E₂, E₃) and for pressure compensation in both sorption reactors (E₅, E₆).
d) closing the shut-off valve (V₁₆) in the connecting line ( 22 ), closing a shut-off valve (V₁₀) in the line ( 15 ) from the first spray tank (S₅) to the first expansion tank (E₂), opening a shut-off valve (V₁₁) in the line ( 23 ) from the first spray tank (S₅) to the second expansion tank (E₃), opening the valve (V₉) in the supply line ( 25 ) from the second heat exchanger ( 21 ) to the first spray tank (S₅), closing a shut-off valve (V₁₄) in the line ( 19 ) from the second spray tank (S₆) to the second expansion tank (E₃), opening a shut-off valve (V₁₅) in the line ( 24 ) from the second spray tank (S₆) to the first expansion tank (E₂), opening the valve (V₁₃) in the supply line ( 26 ) from the first heat exchanger ( 17 ) to the second spray container (S₆), starting both pumps (P₂, P₃), whereby the process steps a) and b) are repeated, but this time the first sorption sreaktor (E₅) in circuit connection with the second expansion tank (E₃) and the second heat exchanger ( 21 ) adsorbed, and the second sorption reactor (E₆) in circulation connection with the first expansion tank (E₂) and the first heat exchanger ( 17 ) desorbed.