DD235105A5

DD235105A5 - Verfahren und anlage zur ausnutzung der gefrierwaerme von wasser als waermequelle fuer eine waermepumpe

Info

Publication number: DD235105A5
Application number: DD84269845A
Authority: DD
Inventors: Juhola Penti
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1986-04-23
Also published as: IT8468169A0; EP0162095B1; FI852882L; FI852882A0; FI834335A0; JPS61500506A; CA1233330A; DE3470944D1; WO1985002458A1; IT1179825B; FI84100C; EP0162095A1; US4694658A; IT8468169A1; FI84100B; AU3749485A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ausnutzung der Gefrierwaerme von Wasser als Waermequelle fuer eine Waermepumpe mit dem Ziel, bei einer universellen Anwendbarkeit eine hohe Lebensdauer der Einrichtung zu gewaehrleisten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels des Verfahrens und der Einrichtung den gesamten Vorgang weitgehend unabhaengig von den Temperaturen und der Energie der Waermestroeme zu gestalten und einen hohen Widerstand gegen Gefrier- und Korrosionsschaeden zu erzielen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein als Waermequelle anzuwendender Wasserstrom in einer oder mehreren Stufen in einem so niedrigen Druck verdampft wird, dass, wenn der sich bildende Dampf seine Verdampfungswaerme von Wasser bindet, ein Teil des Wassers gefriert, und der gebildete Dampf in einem oder mehreren als Verdampfer der Waermepumpe dienenden Waermeuebertragern kondensiert wird, wobei er beim Kondensieren seine Waerme dem in der Waermepumpe angewendeten Waermeuebertragungsmedium abgibt, und der Kristallisator (4) und der Wasserdampfkondensator (17; 34) im wesentlichen als eine Einheit gebildet sind, zwischen denen keine getrennten Rohrlinien notwendig sind. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnützung der Gefrierwärme von Wasser als Wärmequelle für eine Wärmepumpe und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die durch einem eventuellen Entgaser, einen mit einem Rührer versehenen Kristallisator, eine Kombination von einem Wasserdampfkondensator/Wärmepumpenverdampfer, eine Kompressoreinheit der Wärmepumpe, einen Umlaufbehältereines Mediums, einen Kondensator der Wärmepumpe, notwendige Pumpen, eine notwendige Vakuumanlage, eine eventuelle Einrichtung zur Trennung von Wasser und Eiskristallen voneinander sowie eine Einrichtung zur Erzeugung von einem einen genügend hohen Druck aufweisenden Auftaudampf gebildet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß mit der Preissteigerung der Energie in steigendem Maße in letzten Jahren Wärmepumpen ausgenützt werden, um Heizungsenergie insbesondere für Gebäude zu erzeugen.

Mit der Zunahme der Ausnützung von Wärmepumpen hat sich auch die Wärmepumpentechnik bedeutend entwickelt. Als Problem ist heute nicht so viel die Anlagetechnik selbst, sondern das Finden von geeigneten wirtschaftlich nutzbaren Wärmequellen. Es ist versucht worden, die mannigfaltigsten Wärmequellen auszunützen.

Für große, in erster Linie Fernwärme erzeugende Wärmepumpen sind verschiedene Wasser fast die einzige in größerem Maße wirtschaftlich nutzbare Wärmequelle.

Beim Schätzen der Anwendbarkeit von verschiedenen Wasserströmen als Wärmequelle müssen insbesondere folgende Faktoren berücksichtigt werden:

— Die Stabilität der Wärmequelle

Die wirtschaftliche Benutzung einer Wärmepumpe fordert einen hohen Benutzungsgrad der Kapazität, was wiederum eine genügend stabile Wasserströmung voraussetzt.

— Das Temperaturniveau des Wassers

Je höher das Temperaturniveau des anzuwendenden Wasserstromes liegt, desto höher ist der Wärmekoeffizient der Wärmepumpe und desto besser die Rentabilität der Wärmepumpe. Ein anderer bedeutender Faktor besteht darin, daß je höher die Zulauftemperatur des anzuwendenden Wasserstromes liegt, desto größer ist sein Wärmeinhalt pro Masseeinheit und ein desto kleinerer Wasserstrom genügt als Wärmequelle. Ein wirkliches Problem auf den nordischen Breitengraden, wie in Finnland ist es, daß die Temperaturen von fast allen Wasserströmen sehr niedrig im Winter sind, wobei auf der anderen Seite dann der Wärmebedarf am größten ist. Aus diesem Grunde werden als Wärmequellen sehr große Wasserströme benötigt und auch dann können die Wärmepumpen nicht mit Sicherheit mit voller Leistung in den kältesten Jahreszeiten wegen der Gefriergefahr der Verdampfer betrieben werden.

— Korrosionseigenschaften von Wasser

Sowohl die Abwasser der Industrie als auch die städtischen Abwasser eignen sich in bezug auf ihre Menge und ihr Temperaturniveau in den meisten Fällen gut als Wärmequelle. Nachteilig bei den Abwassern ist es oft, daß sie die normalen Baumaterialien der Pumpen korrodieren. Aus diesem Grunde müssen bei den Verdampfern von Wärmepumpen oft sehr teure Materiallösungen angewendet werden. Ebenso verhält es sich auch, wenn versucht wird, die Grundwasserströme oder das Meerwasser als Wärmequelle anzuwenden. Das Korrosionsrisiko erhöht immer die Investitionskosten von Anlagen und während des Betriebes beeinflußt die Korrosion auch wesentlich die Betriebs- und Wartungskosten sowie die Anwendbarkeit der Anlage.

— Die verschmutzende Wirkung des Wassers

Sowie die Korrosion der Wärmeflächen der Verdampfer erhöht auch die zu erwartende schnelle Verschmutzung der Wärmeflächen die Investitionskosten der Anlage. Das Verschmutzen der Wärmeflächen während des Betriebes erhöht auch immer die Betriebs- und Wartungskosten der Anlage und verschlechtert die Anwendbarkeit der Anlage. Die Korrosion und das Verschmutzen der Wärmeflächen treten oft auch gemeinsam auf, wobei das eine der Grund und das andere die Folge ist oder die angegriffene Fläche immer schnell verschmutzt wird und umgekehrt das Vorrücken der Korrosion unterhalb der Schmutzschicht sehr schnell sein kann.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren undeine Einrichtung zur Ausnutzung der Gefrierwärme des Wassers als Wärmequelle für eine Wasserpumpe zur Anwendung zu bringen, da sie einer universellen Anwendbarkeit und hohe Lebensdauer gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausnutzung der Gefrierwärme des Wassers als Wärmequelle für eine Wärmepumpe und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das weniger Abhängigkeit von der Temperatur und der Menge des Wasserstromes von der Temperatur gewährleistet, wobei die Einrichtung einen hohen Widerstand gegen Gefrier- und Korrosionsschäden aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein als Wärmequelle anzuwendender Wasserstrom in einer oder mehreren Stufen in einem so niedrigen Druck verdampft wird, daß, wenn der sich bildende Dampf seine Verdampfungswärme vom Wasser bindet, ein Teil des Wassers gefriert und der gebildete Dampf in einem oder mehreren als Verdampfer der Wärmepumpe dienenden Wärmeübertragern kondensiert wird, wobei er beim Kondensieren seine Wärme dem in der

Wärmepumpe angewendeten Wärmeübertragungsmedium abgibt. Es ist im Sinne der Erfindung, daß als abzukühlendes Wasser ein getrennter, reinerer Wasserstrom angewendet wird, aus dem die gebildeten Eiskristalle oder der Einkristalle enthaltende Wasserstrom dann mit dem auszunützenden warmen Wasserstrom gemischt wird, dessen Temperatur durch die Mischung von diesem sowie von kaltem Wasser und durch das Auftauen der Eiskristalle niedriger wird und der gebildete Dampf in einem oder mehreren getrennten Verdampfern des Wärmepumpensystems oder in einem oder mehreren in Sektoren geteilten Verdampfern kondensiert wird, wodurch ein abwechselndes Auftauen des an den Dampfkondensationsflächen gebildeten Eises der Wärmeübertrager oder deren Teile während des Betriebes ermöglicht wird, wobei der aufzutauende Teil ganz oder teilweise von dem Verdampferkreis des Mediums des Wärmepumpensystems getrennt wird und zu dem aufzutauenden Teil Dampf geleitet wird, dessen Kondensationsdruck und -temperatur genügend hoch sind, um ein effektives Auftauen des Eises zu ermöglichen.

Nach einer Ausbildungsform ist es vorteilhaft, wenn der Druck des beim Auftauen angewendeten Dampfes entweder so erzeugt wird, daß der durch Auftauen benötigte Teil des in einem dem Dampfdruck des Gefrierpunktes entsprechenden Druck gebildeten Dampfes zu einem durch diese Auftauphase benötigten höheren Druck komprimiert wird, oder daß der anzuwendende Wasserstrom, in den Fällen, wenn seine Zulaufstemperatur genügend hoch ist, zweistufig so gekühlt wird, daß der Druck des Wasserstromes zuerst zu einem dem Druck der Auftauphase entsprechenden oder höheren Druck herabgesetzt wird, wobei ein Teil von dem Wasserstrom verdampft wird, wenn er einem Druck, der niedriger als der seiner Temperatur entsprechende Dampfdruck ist, unterworfen wird, wobei der in einem dem Dampfdruck des Gefrierpunktes entsprechenden, sich bildende Druck des Dampfes in bezug auf die ganze Dampf menge zu einem so hohen Druck komprimiert wird, daß beim Kondensieren des Dampfes in dem als Verdampfer der Wärmepumpe funktionierenden Wärmeübertrager das gleichzeitige Gefrieren des

Kondensats an den Wärmeflächen verhindert ist.

Eine weitere Form der Erfindung ist es, daß der zum Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eises verwendete Dampf im wesentlichen durch Ausnützung des Wärmeinhaltes des von dem Kondensator der Wärmepumpe zurückkehrenden Mediums durch Einleiten von diesem als Flüssigkeitsstrom direkt in dem Wärmeübertrager erzeugt wird, wo es seine Wärme an das verdampfende Wasser abgibt oder daß der zum Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eises verwendete Dampf im wesentlichen durch Ausnützen des Wärmeinhaltes des von dem Kondensator der Wärmepumpe zurückkehrenden Mediums durch Einleiten von diesem als Flüssigkeitsstrom direkt durch Einleiten des beim Herabsetzen des des Druckes von diesem freiwerdenden Mediumdampfes in den Wärmeübertrager, wo es seine Wärme an das verdampfende Wasser abgibt. Im weiteren Sinne ist es zum Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eises ein außerhalb der Einrichtung erzeugter Dampf angewendet wird oder zur Dampferzeugung eine andere außerhalb des Systems liegende Wärmequelle entweder direkt oder unter Ausnützung ihres Wärmeinhaltes angewendet wird, wobei aus dem als Wärmequelle anzuwendenden Wasserstrom ein Teil der darin gelösten Gase vor der Verdampfungs- und Kristallisationsphase entfernt wird und/oder von dem aus dem Kristallisator austretenden, Eiskristalle enthaltenden Wasserstrom die Eiskristalle entfernt werden und das Wasser zu dem Kristallisator zurückgeleitet wird und die Verteilung des Dampfes zu den Verdampfern des Wärmepumpensystems und/oder zu deren Teilen sowie das Isolieren des in der Auftauphase befindlichen Verdampfers oder dessen Teiles unter Ausnützung eines im wesentlichen analog zu den Flüssigkeitsverschlüssen funktionierenden Sperrflüssigkeitssystems erfolgt. In Ausführung der Erfindung ist es richtig, daß Wasser nur in dem Maße gefroren wird, daß der sich bildende Eiskristalle enthaltende Wasserstrom weiter durch Pumpen entlang der Rohrlinien förderbar ist.

Eine Neugestaltungsform ist es, wenn der Kristallisator und der Wasserdampfkondensator im wesentlichen als eine Einheit gebildet sind, zwischen denen keine getrennten Rohrlinien notwendig sind, wobei die von dem Wasserdampfkondensator/ Wärmepumpenverdampfer gebildete Konstruktion in Teile, vorteilhaft in Sektoren sowohl auf der Seite der Wasserdampfkondensation als auch auf der Seite des Wärmepumpenverdampfers so aufgeteilt ist, daß diese einzelnen Teile abgetrennt werden können, um das an den Kondensatorflächen gebildete Eis auftauen zu können, und der Verdampfer (17,34) ihrer Wärmepumpe ein „falling film"-Verdampfer ist.

Eine Gestaltungsform ist es, daß der Kristallisator (4) und die Kondensatorteile (17,34) miteinander mittels Flüssigkeitsverschlüssen (12) verbunden sind, wobei der sich beim Steuern deren Füllung und Entleerung bildende Dampf von dem Kristallisator (4) zu den in der Kondensationsphase befindlichen Teilen (17) des Verdampfers gesteuert ist und durch welche die in der Auftauphase befindlichen Kondensatorteile (34) von dem Kristallisator (4) und von anderen Teilen des Kondensators getrennt werden können.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß der als Wärmequelle anzuwendende Wasserstrom in einer oder mehreren Stufen in einem so niedrigen Druck verdampft wird, daß, wenn der sich bildende Dampf seine Verdampfungswärme von dem Wasser befindet, ein Teil von Wasser gefriert, und daß der gebildete Dampf in einem oder mehreren als Verdampfer der Wärmepumpe funktionierenden Wärmeübertrager kondensiert wird, wobei er beim Kondensieren seine Wärme dem in der Wärmepumpe angewendeten Wärmeübertragungsmedium abgibt. Der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es eigen, daß der Kristallisator und der Kondensator des Wasserdampfes im wesentlichen als eine einheitliche Einheit gebaut sind, zwischen denen keine getrennte Rohrleitungen notwendig sind.

Die Erfindung hat eine Erschaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Ausnützung der Kristallisations- oder Gefrierwärme von Wasserais Wärmequelle einerWärmepumpe vorteilhaft zum Inhalt, wobei das Wasserin einem so niedrigen Druck verdampft wird, daß, wenn ein Teil von dem anzuwendenden Wasserstrom verdampft und seine Verdampfungswärme von dem restlichen Wasserstrom aufnimmt, ein Teil von diesem Wasserstrom gefriert und Eiskristalle im Wasser gebildet werden. Der gebildete Dampf wird vorteilhaft zu dem Verdampfer der Wärmepumpe geleitet, wo er beim Verdampfen der Wärmepumpe geleitet, wo er beim Verdampfen und beim Gefrieren an der Wärmefläche seine Wärme dem in der Wärmepumpe angewendeten Medium abgibt. Mit einem kontinuierlich während des Prozesses arbeitenden Auftausystem wird die an den Wärmeflächen der Wärmepumpe gebildete Eisschicht genügend dünn gehalten, wobei auch die Effektivität der Wärmeübertragung aufrechterhalten werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung sind die meisten von den Risikofaktoren dieser verschiedenen Wasser als Wärmequelle anwendenden Wärmepumpen eliminiert. Gleichzeitig hat man versucht, das Anwendungsgebiet der Wärmepumpen zu erweitern, wobei die Anwendung der Wärmepumpe weniger abhängig von der Größe und der Temperatur der Wasserwärmequelle gemacht worden ist

Als die bedeutendsten Vorteile des erfindungsgemäßen, die Kristallisations- oder Gefrierwärme ausnützenden Verfahrens

verglichen mit den auf dem Markt befindlichen, Wasser als Wärmequelle anwendenden Wärmepumpenlösungen können folgende Faktoren gehalten werden:

— Unter Anwendung des Verfahrens ist die Kapazität der Wärmepumpe nicht wesentlich von der Temperatur des als Wärmequelle angewendeten Wasserstromes abhängig, denn mit Hilfe des Verfahrens können sogar Wasserströme mit einer Temperatur von 0°C angewendet werden.

— Unter Anwendung des Verfahrens genügt für eine Wärmepumpe mit einer gleichen Leistung ein wesentlich kleinerer Wasserstrom.

— Unter Anwendung des Verfahrens kann der Aufstellungsort der Wärmepumpe freier gewählt werden, da nicht große Wasserströme gefördert werden müssen.

— Unter Anwendung des Verfahrens bleiben dieRohrleitungs-und Pumpkosten des Wärmepumpensystems niedrig.

— Die Anwendung des Verfahrens eliminiert auch die eventuellen Gefrierschäden der Anlage.

— Die Korrosionsrisiken der Wärmeflächen sind eliminiert, weshalb billige Baumaterialien angewendet werden können. Die Erfindung wird im folgenden in Einzelheiten mit Hilfe von Beispielen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, die einige Ausführungsformen und Konstruktionen der Erfindung darstellen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: schematisch die Funktionsweise einer Einrichtung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig.2: im senkrechten Schnitt die Funktion und die Konstruktion eines Kristallisators und Kondensator-Verdampfers, Fig.2a, 2b und 2c die Schnitt a-a, b-b und c-c in Fig.2, Fig.3: einige Ausführungsformen der Einrichtung gemäß Fig. 2,

Fig.4a und 4b: die Konstruktions-und Funktionsweisen der Flüssigkeitsverschlüsse zur Steuerung der Dampfströme, Fig. 5: die Wärme-und Massebilanzen einer mit dem System gemäß Fig. 1 realisierten Wärmepumpe mit einer Leistung von 6MW. ₌

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 wird der als Wärmequelle anzuwendende Wasserstrom zuerst einem unter Unterdruck arbeitenden Entlüfter 1 (= Entgaser) zugeführt. Der Entlüfter 1 soll den größten Teil der in Wasser gelösten Luft von anderen Gasen entfernen und ihren Zutritt zu einem Kondensator verhindern, dessen Funktion sie stören würden.

Im Entlüfter 1 herrscht ein höherer Druck als im Kondensator, so daß es vorteilhafter ist, den größten Teil der Gase dort zu entfernen und somit sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten der Vakuumeinrichtung zu ersparen.

Die Funktion des Entlüfters 1 beruht auf die Tatsache, daß die Löslichkeit der Luft (= Gase) im Wasser proportional zu dem Teildruck der Luft in der Gasphase ist. Definitionsgemäß ist der Teildruck der Luft wiederum der Molanteil der Luft in der Gasphase multipliziert mit dem Gesamtdruck. Im Entlüfter besteht der Gesamtdruck aus dem Dampfdruck des Wassers, der nur eine Funktion der Temperatur ist, und dem Teildruck der anwesenden Luft (= Gase). Wenn also der Gesamtdruck herabgesetzt wird, wird der Teildruck der Luft in der Gasphase auch kleiner und gleichzeitig die Löslichkeit der Luft in Wasser kleiner. Das dem Entlüfter zugeführte Wasser strebt nach einem Gleichgewichtszustand mit der Gasphase, wobei ein Teil der in Wasser gelösten Luft frei wird. In einem Idealzustand ist der Luftgehalt des aus dem Entlüfter austretenden Wasserstromes im Gleichgewicht mit dem aus dem Entlüfter austretenden Gasstrom.

Wie nahe dem Gleichgewichtszustand in dem Entlüfter 1 gekommen wird, hängt im wesentlichen von der Konstruktion des Entlüfters 1 ab. Der theoretische Luftgehaltdes aus dem Entlüfter 1 austretenden Wassers ist je kleiner, je höher die Temperatur oder je niedriger der Druck ist.

Die im Entlüfter 1 freigewordenen Gase werden durch die Rohrlinie 2 dem Vakuumsystem zugeleitet.

Das entlüftete Wasser wird dagegen von dem Entlüfter 1 durch die Rohrlinie 3 einem Kristallisator 4 zugeleitet, indem ein Unterdruck herrscht, der dem Dampfdruck des Wassers im Gefrierpunkt entspricht. Das Wasser kocht also im Kristallisator 4 in einer diesem Sruck entsprechenden Temperatur von ca. O⁰C, wobei ein Teil des Wassers kondensiert. Das Verdampfen bindet Wärme vom Wasser, wobei ein Teil des Wassers gefriert und sich Eiskristalle im Wasser bilden. Wenn die Temperatur des dem Kristallisator 4 zugeführten Wassers nahe 0°C ist, so kann man berechnen, daß pro 1 kg Dampf ca. 7,4kg Eis gebildet wird. Der Kristallisator 4 ist mit einem Rührer 5 versehen, mit dem eine gleichmäßige Kristallisation des Wassers gesichert wird.

In Fig.2 ist der Kristallisator 4 innerhalb des oberen Endes eines senkrechten Rohrwärmeübertragers eingebautester Anwendung der eingebauten Kristallisatorkonstruktion werden die sonst notwendigen großen Dampfrohrleitungen vermieden.

Das obere Ende des Wärmeübertragers wird von einem Mantel 6, einem Endteil 7 und einer oberen Rohrplatte 8 begrenzt. Der zylinderförmige Kristallisator 4, die durch Mantelteile 9, einen Boden 10 und eine Decke 11 begrenzt ist, ist mit Flüssigkeitsverschlüssen 12 von einem ihn umgebenden, mit Zwischenwänden 13 in Sektoren aufgeteilten Ringraum 14 getrennt.

Oberhalb des Kristallisators 4 befindet sich ein einheitlicher Ringraum 15, der mit einem Flüssigkeitsversch'-jß 16 von dem den Kristaiiisator4 umgebenden, in Sektoren aufgeteilten Ringraum 14 getrennt ist. Die Zwischenwände 13 des Ringraumes 14teilen sowohl die Flüssigkeitsverschlüsse 12 als auch 16 auch in Sektoren auf. Bei der Konstruktion gemäß Fig. 2 ist der Ringraum 14 in sechs Sektoren aufgeteilt. Von den sechs Sektoren sind bei fünf Sektoren die Flüssigkeitsverschlüsse 12 leer, wobei der im Kristallisator 4 gebildete Dampf einen ungehinderten Strömungsweg durch diese zu den entsprechenden Sektoren des Ringraumes 14 und durch ihn zu den Rohrleitungen 17 der fünf Sektoren des Kondensators hat. Die Strömung ist auf der rechten Seite der Fig.2 dargestellt.

Der Dampf kondensiert an der Innenfläche der Rohrleitungen 17 und gibt seine Wärme an die auf der Außenfläche der Rohrleitungen 17fließenden Mediumschicht derWärmepumpeneinrichtung ab.

Weil das Kondensieren des Dampfes bei einer Temperatur von ca. O⁰C (oder etwas darunter) erfolgt und die Temperatur des zu verdampfenden Mediums ca. —5°C ist, gefriert die an der Innenfläche der Rohrleitungen gebildete Kondensatschicht an der Kondensationsfläche.

Der unkondensierte Teil des Dampfes strömt von den Rohrleitungen 17 zu dem unteren Teil des Wärmeübertragers, der durch einen Mantel 18, einen Endteil 19 und eine untere Rohrplatte 20 begrenzt ist, und er ist mit Zwischenwänden 21; 22; 23 und 24 in Abschnitte aufgeteilt. Der mittlere Teil ist mit Zwischenwänden 25 in sechs Sektoren aufgeteilt, die mittels

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Wenn der Dampf zu dem unteren Teil des Wärmeübertragers fließt, sind von den unteren Flüssigkeitsverschlüssen 27 die Flüssigkeitsverschlüsse 27 der entsprechenden fünf Sektoren leer (= offen) wie die im oberen Ende des Kristallisators 4 und zu den ihn umgebenden fünf Sektoren offenen Flüssigkeitsverschlüsse 12.

Der Dampf strömt durch die offenen Flüssigkeitsverschlüsse 27 in den Ringraum 29, der durch den Block30 mit der Sauglinie 32 eines Gebläses 31 in Verbindung steht.

Das Gebläse 31 saugt Dampf von dem im unteren Ende herrschenden Druck von 6mbarab und erhöht den Druck ca. 1-2mbar, was den Anstieg der Kondensationstemperatur von ca. 2-4⁰C entspricht. Der Dampf mit dem erhöhten Druck wird von dem Gebläse 31 durch die Rohrlinie 33 zu dem Ringraum 15 des oberen Endes des Wärmeüberträgers geleitet.

Von den Flüssigkeitsverschlüssen 16 zwischen dem Raum und dem den Kristallisator 4 umgebenden Ringraum 14 sind die zu diejenigen fünf Sektoren führenden Flüssigkeitsverschlüsse 16 voll (= zu), zu denen die in Verbindung stehenden Flüssigkeitsverschlüsse 12 des Kristallisators 4 offen sind.

Der Flüssigkeitsverschluß 16 deszu dem sechsten oder in Auftauphase befindlichen Kondensatorteil führenden Sektors ist offen, so daß der Dampf durch ihn einen freien Strömungsweg zu den Kondensatorrohrleitungen 34 des entsprechenden Sektors hat (vgl. die linke Seite in Fig.2). Der zu den Rohrleitungen 34 strömende Dampf kondensiert an der Fläche der die Wandung der Rohrleitungen 34 bedeckenden Eisschicht und gibt seine Kondensationswärme ab, wobei das Eis schmilzt.

Gleichzeitig ist der Sektor des in Auftauphase befindlichen Kondensatorteiles auch von dem Verdampferkreis des Wärmepumpenmediums getrennt, wobei das Ventil 35 des zu diesem Sektor führenden Mediumkreislaufes geschlossen ist.

Das beim Schmelzen des Eises und beim Kondensieren des Dampfes gebildete Wasser fließt entlang der Rohrleitungen 34 zu dem entsprechenden Sektorraum des unteren Endteiles des Kondensators, zu dem auch der noch unkondensierte Teil des Dampfes strömt.

Der untere, zu dem Ringraum 29 führende Flüssigkeitsverschluß 27 des im unteren Teil in Auftauphase befindlichen Sektorraumes ist zu und der obere, zu dem Ringraum 28 führende Flüssigkeitsverschluß 26 ist offen. Der unkondensierte Teil des Dampfstromes strömt durch diesen Flüssigkeitsverschluß 26 zu dem Ringraum 28, der durch den Block 35 und die Rohrlinie 36 mit der Vakuumeinrichtung in Verbindung steht. Mit Hilfe des Vakuumsystems wird der Druck des in einer Auftauphase befindlichen Kondensatorteiles geeignet durch Absaugen einer erforderlichen Menge der unkondensierten Gase geregelt. Der DruckdesKristallilsators 4 wird auch gemäß diesem Druck festgelegt, wobei er um die Differenz der Förderhöhe des Gebläses 3' und der Druckverluste der Einrichtung niedriger ist als dieser Druck.

Der Kompressorkreis der an das System angeschlossenen Wärmepumpe mit seinen Mediumskreisläufen ist im Prinzip wie folgt:

Das zu verdampfende Medium (z.B. R-12, das Dichlorfluorometan ist) wird mit Hilfe der Pumpe 37 von dem Behälter 38 zu dem oberen Teil des in Sektoren aufgeteilten Verdampfers 67 geleitet, von wo es mit Hilfe von Düsenbecken 39 als Flüssigkeitsfilm auf den Außenflächen der Rohrleitungen 17 fließend geführt wird. Das Medium bindet die Wärme, die der an der Innenfläche der Rohrleitungen 17 kondensierende Dampf abgibt, wobei ein Teil des fließenden Flüssigkeitsfilmes verdampft wird.

Das Aufteilen des Mediumkreislaufes mit Platten 40 zu den verschiedenen Sektoren des in Sektoren aufgeteilten Verdampfers 67 erfolgt mit Hilfe eines Verteilungsblockes 41 und Ventilen 35. Durch Schließen des zu den in Auftauphase befindlichen Sektors führenden Ventils 35 wird der Mediumkreislauf zu diesem Sektor verhindert, wobei dieser Sektor völlig aus dem flüssigen Medium entleert wird. Eine Wärmeübertragung geschieht hierbei nicht von den Rohrleitungen 34 nach außen, wobei die Auftauphase im wesentlichen beschleunigt wird.

Das verdampfte gasförmige Medium strömt von dem Verdampfer 67 zu der Sauglinie 43 des Kompressors 42. Mit dem Kompressor 42 wird der Druck des Gases so viel erhöht, daß seine Kondensationstemperatur genügend z. B. zum Heizen des

Fernwärmewassers ist. _ _.. _.. __ . _._

Von der Druckseite des Kompressors 42 wird der Gasstrom durch die Rohrlinie 44 zu einem als Kondensator dienenden Fernwärmetauscher 45 geführt, in dem er kondensiert und seine Kondensationswärme an das Fernwärmewasser abgibt. Das kondensierte flüssige Medium wird von dem Kondensator 45 durch die Rohrlinie 46 und ein Drosselventil (= Druckverminderungsventil) 47 zurück zu dem Behälter 38 geführt.

Das unverdampfte flüssige Medium fließt unterhalb der Linie 43 und von jedem Sektor des Mantelraumes 48 des Verdampferteiles durch die Rohrleitungen 49 zu einem Sammelblock 50 und durch diesen weiter zu dem Behälter 38. Der Sammelblock 50 der Flüssigkeit ist unterhalb der unteren Rohrplatte 20 des Verdampfers 67 angeordnet, wodurch eine vollkommene Entleerung des in Auftauphase befindlichen Sektors durch das Rohr 49 ermöglicht wird. Der Behälter 38 ist von seinem Gasraum durch die Rohrlinie 51 mit der Sauglinie 43 des Kompressors 42 verbunden, um die Druckdifferenzen auszugleichen.

Die Vakuumeinrichtung des in Fig. 1 dargestellten Systems wird aus einem zweistufigen Ejektorsystem gebildet, zu dem die Ejektoren 52; 53 und die nach den Ejektoren angeordneten barometrischen Strahlkondensatoren 54; 55 sowie eine nach diesen geschaltete Wasserringvakuumpumpe 56 gehören. Die Entgasungslinie 2 des Entlüfters 1 ist an den nach dem zweiten Ejektorstufe 53 geschalteten Strahlkondensator 55 angeschlossen.

Von dem Kristallisator 4 wird der Eiskristalle enthaltende Wasserstrom durch die Rohrlinie 57 zu der Pumpe 58 entfernt, mit deren Hilfe das Wasser durch die Rohrlinie 59 z. B. zu den Gewässern zurückgeführt wird. Dieser Wasserstrom wird durch Leiten von Wasser von der Rohrlinie 59 durch die Rohrlinie 60 zu den Strahlkondensatoren 54; 55 ausgenützt. Durch die Anwendung von kaltem Wasser wird die Energieverbrauch des ganzen Vakuumsystems sehr niedrig gehalten.

Der in dem unteren Teil 19 des Kondensatorteiles gesammelte Kondensat)= destilliertes Wasser) wird mit Hilfe einer Pumpe 61 entlang der Rohrlinie 61; 63 z. B. zur Anwendung als Speisewasser für einen Kessel gefördert. In der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist dieses Wasser durch die Rohrlinie 64 auch zur Anwendung als Dichtungswasser für das Wasserringpumpe 56 geführt.

In der Einrichtung gemäß Fig.3 ist der Entlüfter 1 durch eine Zentrifuge 71 ersetzt worden, mit deren Hilfe von dem aus dem Kristallisator 4 austretenden, Eiskristalle enthaltenden Wasserstrom die Eiskristalle getrennt werden und das Wasser durch die Rohrlinie 65 zurück zu dem Kristallisator 4 geführt wird.

Durch das Rückführen des Wassers auf diese Weise zurück zu dem Kristallisator 4 wird der Bedarf an zusätzlichem Wasser herabgesetzt und der Entlüfter 1 kann somit entfallen. Zusätzliches durch die Rohrlinie 3 geleitetes Wasser wird nur die Menge benötigt, die den Eiskristallen und dem mit ihnen abgehenden Wasserstrom sowie dem durch die Rohrlinie 60 austretenden Kondensatwasserstrom entspricht.

Natürlich kann das Kondensatwasser auch, wenn es nicht anders angewendet wird, zurück zu dem Kristallisator 4 geführt

In der Praxis wird der Umlauf des Wassers dadurch beschränkt, daß Verunreinigungen des angewendeten Wasserstromes sich in dem zirkulierenden Wasser konzentrieren, wobei der Gefrierpunkt des Wassers und der ihm entsprechende Dampfdruck herabgesetzt wird. Wieviel man umlaufen lassen kann oder es sich lohnt, umlaufen zu lassen, hängt also sehr viel von der Qualität des angewendeten Wassers, z. B. von dem Salzgehalt des Wassers ab.

Mit dem durch die Rohrlinie 66 zu der Zentrifuge 71 geleiteten Teilstrom des angewendeten Wasserstromes werden die Eiskristalle von der Zentrifuge 64 zu der Rohrlinie 59 gespült. Die Menge des Spülwassers wird vorteilhaft so groß gewählt, daß der Eiskristalle enthaltende Wasserstrom nach der Zentrifuge 71 durch Pumpen gefördert werden kann.

Bei der in Fig.3 dargestellten Einrichtung ist auch das zur Druckerhöhung des Auftaudampfes angewendete Gebläse 31 weggelassen. Der Auftaudampf wird bei dem System gemäß Fig.3 durch Führen des von dem Fernwärmeaustauscher 45 durch die Rohrlinie 46 und das Drosselventil 47 zu dem Behälter 38 zurückzuführende Medium des Wärmepumpenkreislaufes durch den Verdampfer 67 erzeugt. Das durch den Verdampfer 67 strömende Medium kühlt ab und gibt mittels der Wärmefläche seine Wärme an dem durch die Rohrlinie 68 zu dem Verdampfer 67 zu führenden Wasser ab, der verdampft wird.

Der gebildete Dampf wird vom Verdampfer 67 durch die Rohrlinie 69 zu dem oberen Ringraum 15 des Kristallisators 15 geführt, von wo es durch die Flüssigkeitsverschlüsse 16 jeweils zu einem in Auftauphase befindlichen Kondensatorsektor geleitet wird.

Die Menge des zu erzeugenden Dampfes kann geregelt werden, indem ein Teil des Mediumstromes an dem Verdampfer 67 vorbei durch die Rohrlinie 70 geführt wird.

Der untere Teil der in Fig. 2 dargestellten Verdampfer-Kondensator-Konstruktion ist auch geändert worden, wobei die unteren Flüssigkeitsverschlüsse 27 und die die Ringräume 28; 29 trennende Wandung 33 sowie der zu dem Gebläse 3' führende Rohrblock 30 entfernt sind. Bei dieser Anordnung wird der Flüssigkeitsverschluß 26 des in Auftauphase befindlichen Sektors zugehalten, wobei der Druck in diesem Sektor um eine der Höhendifferenzen der Flüssigkeitssäulen des Flüssigkeitsverschlusses entsprechende Druckdifferenz höher ist.

Um das Ansammeln der unkondensierten Gase zu verhindern, ist eine Bohrung in der jeden Sektor von dem ihn umgebenden Ringraum 28 trennenden Wandung 22 angeordnet, die eine kleine, beherrschte Dampfströmung von dem in Auftauphase befindlichen Sektor zu dem Ringraum 28 erlaubt.

Die Konstruktions- und Funktionsweisen der Flüssigkeitsverschlüsse zur Steuerung der Dampfströme und zur Erzeugung der Druckdifferenzen sind in Fig.4a und 4b dargestellt. In Fig.4a sind die Flüssigkeitsverschlüsse 72; 73 zu, d. h. sie verhindern die Gasströmung und erhalten die Druckdifferenz über die Wandung aufrecht. In Fig. 4 b sind die Flüssigkeitsverschlüsse 72; 73 leer,

d. h. sie erlauben eine Gasströmung durch diese.

Die Flüssigkeitsverschlüsse 72; 73 funktionieren wie Ventile und sie bleiben voll (= zu) nur, wenn zu dem oberen, also zu dem Verschluß 72 die ganze Zeit Flüssigkeit durch die Rohrlinie 74 strömt. Von dem oberen Flüssigkeitsverschluß 72 fließt die Flüssigkeit zu dem unteren Flüssigkeitsverschluß 73 als Überlauf und durch die Bohrung 75 im Boden des oberen Flüssigkeitsverschlusses 72. Von dem unteren Fiüssigkeitsverschluß 73 fließt die Flüssigkeit weiter als Überlauf und durch die Bohrung 76 zu einer Sammelrinne 77, von wo aus sie durch die Rohrlinie 78 z.B. zur erneuten Anwendung zurückgeführt werden kann.

Wenn als Dichtungsflüssigkeit Wasser angewendet wird, kann der Überlauf von dem unteren Flüssigkeitsverschluß 73 und dessen Entleerung z.B. bei den Flüssigkeitsverschlüssen 12 gemäß Fig. 2 direkt zu dem im Kristallisator befindlichen Wasser

erfolgen. . -

Venn das Ventil 79 der Rohrlinie 74 geschlossen wird, hört der Zulauf der Flüssigkeit auf, wobei die beiden lüssigkeitsverschlüsse 72; 73 durch die in ihrem Boden befindlichen Bohrungen 75; 76 entleert werden und die Strömungswege ür den Dampf geöffnet werden.

lurch Verbinden mehrerer Flüssigkeitsverschlüsse gemäß Fig. 4a; 4b in bezug auf die Dampfströmung parallel und in bezug auf ie Sperrflüssigkeitsströmung in Serie werden gleichzeitig große Strömungskanäle für den Dampf ermöglicht, wobei die Größe er Flüssigkeitsverschlüsse klein bleibt und ihre Steue?ung in die Offen-/Zu-Stellungen einfach ist.

iei den Beispielen gemäß Fig. 1 und 3 sind zwei Weisen dargestellt, um einen genügend hohen Druck aufweisenden Dampf für ias Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eises zu erzeugen, nämlich:

- Bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 durch Komprimieren von einem Teil des im Kristallisator gebildeten Dampfes zu einem höheren, durch das Auftauen bedingten Druck.

Venn man berechnet, wieviel Dampf zum Auftauen in einem Extremfall notwendig ist, wobei alles Kondensatwasser an der !ondensatorflache gefriert, kommt man zu dem Resultat, daß das Auftauen des Wassers ca. 12% der im Kristallisator gebildeten iesamtdampfmenge benötigt. Das Auftauen verbraucht jedoch nichts von der Wassermenge, die von dem im Kristallisator ngewendeten Wasserstrom frei wird, sondern verhindert nur, daß die beim Gefrieren freiwerdende Wärmemenge nicht usgenützt werden kann, sondern, was gefriert, muß auch aufgetaut werden.

iei dem System gemäß Fig. 1 wird der Dampf mit Hilfe eines Zentrifugalgebläses 31 komprimiert. Die Anwendung von erschiedenartigen Kompressoren und z. B. von Dampfejektoren ist natürlich auch möglich.

- Beider Einrichtung gemäß Fig.3 wird der Auftaudampf in einem getrennten Wärmeaustauscher 67 erzeugt, bei dem als wärmendes Medium die hohe Rückführtemperatur des Mediumkreislaufes der Wärmepumpe angewendet wird.

iieser im Wärmeaustauscher 67 erzeugte, einen höheren Druck aufweisende Dampf wird dann zur Anwendung beim Auftauen ieführt.

ι einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, nur warmes Wasser in diesem Wärmeaustauscher zu erzeugen, wobei ein Teil davon i/egen der Druckverminderung verdampft wird und der gebildete Dampf zur Anwendung beim Auftauen geleitet wird. Bei liesen Maßnahmen können die durch die großen Mengenströme des Dampfes notwendigerweise großen Dampfrohrleitungen liminiert werden. Die Dampfrohrleitungen können auch so eliminiert werden, daß der Verdampfer analog zu dem Kristallisator τι wesentlichen als eine Einheit mit dem Kondensator gebaut wird.

vndere Arten zur Erzeugung des beim Auftauen notwendigen Dampfes oder des warmen Wassers, von dem durch iruckverminderung Dampf frei wird, könnten unter Anwendung des Verfahrens z.B. folgende sein:

. Eine äußere Wärmequelle, wie ein Dampfnetz, Fernwärmewasser usw. Diese können auch entweder direkt oder nur durch

Ausnützen ihres Wärmeinhaltes zur Erzeugung des Auftaudampfes angewendet werden. . Die Zulauftemperatur des anzuwendenden Wassers kann auch in den Fällen ausgenützt werden, wenn die Zulauftemperatur

der Auftau dampf in allen Situationen unter Ausnutzung des eigenen Wärmeinhaltes vom Wasser erzeugt werden kann. Das Verfahren besteht dabei darin, daß der Druck dieses Wassers vor der Einleitung zu dem Kristallisator zu einem Druck herabgesetztwird, der einem Siedepunkt des Wassers von +3⁰C entspricht, wobei ca. 0,5% von dem Wasser verdampft wird und zum Auftauen geleitet werden kann.

Eine andere Ausführungsform besteht auch darin, daß der Druck der gesamten im Kristallisator gebildeten Dampfmenge durch Komprimieren um so viel erhöht wird, daß die Verdampfungstemperatur des Mediums im Verdampfer der Wärmepumpe genügend hoch gewählt werden kann, damit beim Kondensieren des Dampfes kein Gefrieren des Kondensats an den Wärmeflächen erfolgt.

Eine Weise zur Ausnützung von warmen, aber sehr verschmutzenden oder korrodierenden, z. B. Abwasserströmen unter Anwendung des Verfahrens kann eine Einrichtung gemäß Fig.3 sein, bei dem zu dem Kristallisator reines Wasser geleitet wird, das unter Trennen der Eiskristalle davon umgewälzt wird und die Eiskristaile zu dem Abwasser gespült werden, in dem sie auftauen und das Abwasser kühlen.

In Fig. 5 sind die Masseströme, Enthalpie, Temperaturen und Drücke des Systems gemäß Fig. 1 für eine Wärmepumpe von 6 MW dargestellt. Man sieht, daß im Kondensator 45 die Temperatur eines Wasserstroms von 430 000 kg/h von 63⁰C zu 75⁰C erhöht werden kann, wenn in die Anlage ein Wasserstrom von 180000 kg/h mit einer Temperatur von 2,5°C sowie ein Dampfstrom von 100 kg/h mit einer Temperatur von 100⁰C geleitet werden. Zum Betrieb der Motoren der Pumpen wird insgesamt eine Energie von 2485kW (ohne den Motor des Rührers für den Kristallisator benötigt.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Ausnützung der Gefrierwärme von Wasser als Wärmequelle für eine Wärmepumpe, gekennzeichnet dadurch, daß ein als Wärmequelle anzuwendender Wasserstrom in einer oder mehreren Stufen in einem so niedrigen Druck verdampft wird, daß, wenn der sich bildende Dampf seine Verdampfungswärme vom Wasser bindet, ein Teil des Wassers gefriert und der gebildete Dampf in einem oder mehreren als Verdampfer der Wärmepumpe dienenden Wärmeüberträgern kondensiert wird, wobei er beim Kondensieren seine Wärme dem in der Wärmepumpe angewendeten Wärmeübertragungsmedium abgibt.
2. Verfahren gemäß Punkt 1, bei dem indirekt der Wärmeinhalt von warmen schmutzigen und/oder korrodierenden Wasserströmen angewendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß als abzukühlendes Wasser ein getrennter, reinerer Wasserstrom angewendet wird, aus dem die gebildeten Eiskristalle oder der Eiskristalle enthaltende Wasserstrom dann mit dem auszunützenden warmen Wasserstrom gemischt wird, dessen Temperatur durch die Mischung von diesem sowie von kaltem Wasser und durch das Auftauen der Eiskristalle niedriger wird.
3. Verfahren gemäß Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der gebildete Dampf in einem oder mehreren getrennten Verdampfern des Wärmepumpensystems oder in einem oder mehreren in Sektoren geteilten Verdampfern kondensiert wird, wodurch ein abwechselndes Auftauen des an den Dampfkondensationsflächen gebildeten Eises der Wärmeübertrager oder deren Teile während des Betriebes ermöglicht wird, wobei der aufzutauende Teil ganz oder teilweise von dem Verdampferkreis des Mediums des Wärmepumpensystems getrennt wird und zu dem aufzutauenden Teil Dampf geleitet wird, dessen Kondensationsdruck und -temperatur genügend hoch sind, um ein effektives Auftauen des Eises zu ermöglichen.
4. Verfahren nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck des beim Auftauen angewendeten Dampfes entweder so erzeugt wird, daß der durch Auftauen benötigte Teil des in einem dem Dampfdruck des Gefrierpunktes entsprechenden Druck gebildeten Dampfes zu einem durch diese Auftauphase benötigten höheren Druck komprimiert wird, oder daß der anzuwendende Wasserstrom, in den Fällen, wenn seine Zulaufstemperatur genügend hoch ist, zweistufig so gekühlt wird, daß der Druck des Wasserstromes zuerst zu einem dem Druck der Auftauphase entsprechenden oder höheren Druck herabgesetzt wird, wobei ein Teil von dem Wasserstrom verdampft wird, wenn er einem Druck, der niedriger als der seiner Temperatur entsprechende Dampfdruck ist, unterworfen wird.
5. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der in einem dem Dampfdruck des Gefrierpunktes entsprechenden, sich bildende Druck des Dampfes in bezug auf die ganze Dampf menge zu einem so hohen Druck komprimiert wird, daß beim Kondensieren des Dampfes in dem als Verdampfer der Wärmepumpe funktionierenden Wärmeübertrager das gleichzeitige Gefrieren des Kondensats an den Wärmeflächen verhindert ist.
6. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der zum Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eises verwendete Dampf im wesentlichen durch Ausnutzung des Wärmeinhaltes des von dem Kondensator der Wärmepumpezurückkehrenden Mediums durch Einleiten von diesem als Flüssigkeitsstrom direkt in dem Wärmeübertrager erzeugt wird, wo es seine Wärme an das verdampfende Wasser abgibt.
7. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der zum Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eises verwendete Dampf im wesentlichen durch Ausnützung des Wärmeinhaltes des von dem Kondensator der Wärmepumpe zurückkehrenden Mediums durch Einleiten von diesem als Flüssigkeitsstrom durch Einleiten des beim Herabsetzen des des Druckes von diesem freiwerdenden Mediumdampfes in dem Wärmeübertrager erzeugt wird, wo es seine Wärme an das verdampfende Wasser abgibt.
8. Verfahren gemäß Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß zum Auftauen des an den Kondensatorflächen gebildeten Eisesein außerhalb der Einrichtung erzeugter Dampf angewendet wird,oder zur Dampferzeugung eine andere außerhalb des Systems liegende Wärmequelle entweder direkt oder unter Ausnützung ihres Wärmeinhaltes angewendet wird.
9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem als Wärmequelle anzuwendenden Wasserstrom ein Teil der darin gelösten Gase vor der Verdampfungs- und Kristallisationsphase entfernt wird und/oder von dem aus dem Kristallisator austretenden, Eiskristalle enthaltenden Wasserstrom die Eiskristalle entfernt werden und das Wasser zu dem Kristallisator zurückgeleitet wird.
10. Verfahren gemäß Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verteilung des Dampfes zu den Verdampfern des Wärmepumpensystems und/oder zu deren Teilen sowie das Isolieren des in der Auftauphase befindlichen Verdampfers oder dessen Teiles unter Ausnützung eines im wesentlichen analog zu den Flüssigkeitsverschlüssen funktionierenden Sperrflüssigkeitssystem erfolgt.
11. Verfahren gemäß Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß Wasser nur in dem Maße gefroren wird, daß der sich bildende Eiskristalle enthaltende Wasserstrom weiter durch Pumpen entlang der Rohrlinien förderbar ist.
12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Punkt 1, mit einem eventuellen Entgaser, einen mit einem Rührer versehenen Kristallisator, eine Kombination von einem Wasserdampfkondensator/Wärmepumpenverdampfer, eine Kompressoreinheit der Wärmepumpe, einen Umlaufbehälter des Mediums, einen Kondensator der Wärmepumpe, notwendige Pumpen, eine notwendige Vakuumanlage, eine eventuelle Einrichtung zur Trennung von Wasser und Eiskristallen voneinander sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines einen genügend hohen Druck aufweisenden Auftaudampfes, gekennzeichnet dadurch, daß der Kristallisator (4) und der Wasserdampfkondensator (17,34) im wesentlichen als eine Einheit gebildet sind, zwischen denen keine getrennten Rohrlinien notwendig sind.
13. Einrichtung gemäß Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die von dem Wasserdampfkondensator/ Wärmepumpenverdampfer gebildete Konstruktion in Teile, vorteilhaft in Sektoren sowohl auf der Seite der Wasserdampfkondensation als auch auf der Seite des Wärmepumpenverdampfers so aufgeteilt ist, daß diese einzelnen Teile abgetrennt werden können, um das an den Kondensatorflächen (34) gebildete Eis auftauen zu können.
14. Einrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Verdampfer (16,34) ihrer Wärmepumpe ein „falling film"-Verdarrmfer ist.
15. Einrichtung gemäß Punkt 11 und 12, gekennzeichnet dadurch, daß der Kristallisator (4) und die Kondensatorteile (17,34) miteinander mittels Flüssigkeitsverschlüssen (12) verbunden sind, wobei der sich beim Steuern deren Füllung und Entleerung bildende Dampf von dem Kristallisator (4) zu den in der Kondensationsphase befindlichen Teilen (17) des Verdampfers gesteuert ist und durch welche die in der Auftauphase befindlichen Kondensatorteile (34) von dem Kristallisator (4) und von anderen Teilen des Kondensators getrennt werden können.

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen