DE2558137A1 - DEVICE WITH HEAT PUMP FOR ROOM HEATING - Google Patents
DEVICE WITH HEAT PUMP FOR ROOM HEATINGInfo
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Description
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Maurice BARTHAIOIT . OBB 1967Maurice BARTHAIOIT. OBB 1967
Vorrichtung mit Wärmepumpe zur Beheizung von Räumen.Device with heat pump for heating rooms.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit Wärmepumpe zur Beheizung von Räumen. Der- Ausdruck "Raum" ist hier ganz allgemein gefasst und betrifft jeden geschlossenen bewohnten oder unbewohnten, orts-festen oder beweglichen Raum, welcher eine Beheizung erfordert.The invention relates to a device with a heat pump for Heating of rooms. The term "space" is very general here and concerns every closed, inhabited or uninhabited, fixed or mobile space that requires heating requires.
Es sind Vorrichtungen mit Mrmepumpe bekannt, welche ein Motorkompressoraggregat enthalten, welches elektrisch sein kann und einem Zältekreis zugeordnet ist, dessen Verdampfer Wärme einer Kältequelle entnimmt, und dessen Kondensator einer Wärmequelle Wärme liefert. Bei der hier betrachteten Anwendung bildet der Kondensator einen Heizkörper, welcher der Luft des Raums Wärme liefert, während die Kältequelle durch die Außenluft oder eine Wassermasse gebildet wird, deren Kühlung durch Wärmeentnahme ohne Bedeutung ist. Bei den bekannten Ausführungen besitzt der Kompressor Kolben, welche von einem rotierenden Motor angetrieben werden.There are devices with Mrmepumpe known which a Contain motor-compressor unit, which can be electrical and is assigned to a cooling circuit, the evaporator of which is heat takes from a cold source, and whose condenser supplies heat to a heat source. In the application considered here, forms The condenser is a radiator that supplies heat to the air in the room, while the source of cold is supplied by the outside air or a mass of water is formed, the cooling of which by removing heat is of no importance. Has in the known designs the compressor pistons, which are driven by a rotating motor.
Die bekannten Vorrichtungen dieser Art besitzen große Nachteile, welche übrigens ihrer Entwicklung geschadet haben. So erzeugen die obigen Kältezyklen bedeutende Schwankungen des Zufuhrdrucks, da die Temperatur der durch die Außenluft gebildeten Kälte quelle in ziemlich weiten Grenzen schwankt, was dieThe known devices of this type have major disadvantages which, incidentally, have damaged their development. So The above cold cycles produce significant fluctuations in supply pressure as the temperature of the outside air is generated The cold source fluctuates within fairly wide limits
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günstigste Auslegung des Motorkompressoraggregats für einen bestimmten Betriebspunkt zur Erzielung eines genügenden Wirkungsgrades verhindert. Insbesondere nJmnt bei einer Senkung der Aussentemperatur das Druckverhältnis zu, was den thermodynamischen Wirkungsgrad des Zyklus unter den Bedingungen verringert, unter welchen gerade die größte Wirksamkeit wünschenswert wäre, wodurch sogar das Arbeiten verhindert werden kann.cheapest design of the motor-compressor unit for a particular Prevented operating point to achieve sufficient efficiency. In particular, nJmnt when the outside temperature drops the pressure ratio to what the thermodynamic The efficiency of the cycle is reduced under the conditions under which the greatest efficiency would be desirable, as a result of which even working can be prevented.
Man hat versucht, diesen Nachteilen wenigstens teilweise durch Benutzung einer Kältequelle mit wenig veränderlicher Temperatur abzuhelfen, z.B. durch Benutzung der aus dem Raum austretenden verbrauchten Luft, wobei diese Lösung ausserdem eine Energie er sparnis mit sich bringt. Da die Bedingungen am Einlaß des Kompressors hierdurch stabilisiert werden, wird der Wirkungsgrad des Kompressors verbessert, aber noch in sehr unzureichendem Maße. Dieser Wirkungsgrad ist nämlich immer noch sehr gering an den Kompressoren der oben erwähnten bekannten Art, insbesondere wenn sie eine geringe Einheitsleistung besitzen, so daß der Verstärkungskoeffizient oder das Verhältnis zwischen der durch den Kondensator abgegebenen Wärme ■und der von dem Kompressor absorbierten elektrischen Energie, welches größenordnungsmäßig das Fünf- bis Siebenfache des Wirkungsgrades des Kompressors beträgt, den Wert 3 nur bei Elektrokompressoraggregaten großer Einheitsleistung erreicht. Bei Aggregaten geringer Einheitsleistung übersteigt der Verstärkungskoeffizient kaum den Wert 2, welcher keine wirtschaftliche Berechtigung hat.Attempts have been made to remedy these disadvantages, at least in part, by using a cold source with little variability The temperature can be remedied, e.g. by using the stale air exiting the room, with this solution also an energy saving with it. Since this stabilizes the conditions at the inlet of the compressor, the efficiency of the compressor is improved, but still to a very insufficient extent. This is because this efficiency is always still very low on the compressors of the known type mentioned above, especially if they have a low unit capacity have so that the gain coefficient or the ratio between the heat dissipated by the condenser ■ and the electrical energy absorbed by the compressor, which is of the order of five to seven times the efficiency of the compressor, the value 3 only for electric compressor units large unit performance achieved. In the case of units with low unit output, the gain coefficient exceeds hardly the value 2, which has no economic entitlement.
Außerdem sind die kleinen Kompressoren einer bekannten Bauart im Verhältnis zu ihrer Leistung schwer und teuer. Dies erklärt, warum sich diese Heizungsart aus wirtschaftlichen Gründen nur vjenig entwickelt hat, selbst bei Benutzung der verbesserten thermodynamisehen Zyklen, wie oben angegeben.In addition, the small compressors are a well-known one Construction heavy and expensive in relation to its performance. This explains why this type of heating is economical Reason has only evolved, even using the improved thermodynamic cycles as indicated above.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Elektrokompressoren besteht darin, daß sie beim Anlassen einen erheblichen Überstrom aus der elektrischen Energiequelle entnehmen, was im allgemeinen einen vollständigen Umbau der elektrischen Anlage erfordert. Der gleiche Grund verhindert, als Energiequelle Photozellen zu benutzen, trotz des offensichtlichen wirtschaftlichen Vorteils dieser Lösung.Another disadvantage of the known electric compressors is that they have a significant starting point Take excess current from the electrical energy source, which generally involves a complete rebuilding of the electrical system requires. The same reason prevents the use of photocells as a source of energy, despite the obvious economical nature Advantage of this solution.
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Außerdem ist die von derartigen Zellen gelieferte Energie zu Beginn und am Ende des Tages sehr gering, d.h. gerade zu den Stunden, wo von den Haushaltsheizanlagen eine zusätzliche Wärme geliefert werden muß«In addition, the energy delivered by such cells is very low at the beginning and at the end of the day, i. especially at the hours when additional heat has to be supplied by the household heating system «
Ferner sind Kältekreise vorgeschlagen worden,Furthermore, refrigeration circuits have been proposed
welche Gaskompressoren mit einem linearen Elektromotor benutzen, sie sind jedoch nicht zu einer industriellen Ausführung bei Anwendungen zur Kälteerzeugimg gelangt. Die leistungsfähigsten arbeiten nämlich im Synchronismus bei Resonanz,und ihre Leistung nimmt beträchtlich ab, wenn sie mit Drücken am Einlaß und am Auslaß oder mit Spannungen arbeiten, welche von den Nennwerten verschieden sind. Sie sind daher zur Kälteerzeugung schlecht geeignet, bei welcher diese Drückein sehr weiten Grenzen schwanken, was die Eigenschwingungsfrequenz der beweglichen Anordnung verändert·which use gas compressors with a linear electric motor, however, they are not going to be of industrial use in applications reaches the cold generation. The most powerful work namely in synchronism with resonance, and their performance decreases considerably when operating with inlet and outlet pressures or with voltages which are of nominal values are different. They are therefore poorly suited for generating cold, at which these pressures fluctuate within very wide limits. what changes the natural oscillation frequency of the movable arrangement
Die Elektrokompressoren mit linearem Motor für Kühlzwecke sind jedenfalls industriell niemals für leistungen ausgeführt worden, welche einige Zehner Watt übersteigen. Hun ist aber bei der Beheizung von Einzelwohnungen der· Bedarf wenigstens von der Größenordnung des Kilowatt, d.h. fast das Hundertfache der Einhe its le istung.The electric compressors with linear motor for In any case, cooling purposes are never used industrially for services which exceed a few tens of watts. Hun is at least the requirement for heating individual apartments of the order of magnitude of the kilowatt, i.e. almost a hundred times that of the unit.
Es ergibt sich also, daß die Beheizung von Räumen durch eine Wärmepumpe bisher ein fast vollständiger Fehlschlag war, da die oben erwähnten Mittel stets versagt haben, wenn sie einzeln benutzt wurden.The result is that the heating of rooms by a heat pump has so far been an almost complete failure was because the above-mentioned remedies always failed when used individually.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Vorrichtung zur Beheizung durch eine Wärmepumpe, welche einen grossen Verstärkungskoeffizienten hat, welcher erheblich größer als der der bekannten Systeme ist, wobei die Anlagekosten selbst für kleine Einheitsleistungen gering sind, und deren Arbeiten nicht durch selbst erhebliche Schwankungen der Außentemperatur beeinflusst wird, wobei sie sich mit einer durch Photozellen gebildeten Energiequelle begnügen kann.The invention aims to produce a device for heating by a heat pump, which has a large Has gain coefficients which is considerably larger than that of the known systems, with the system costs themselves for small unit outputs are low, and their work is not affected by even significant fluctuations in the outside temperature is influenced, whereby it can be satisfied with an energy source formed by photocells.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Wärmepumpe für die Beheizung von Räumen mit einem Elektrokompressor, welcher einem Kältekreis zugeordnet ist, welcher einen Wärme einer äusseren Kältequelle entnehmenden Verdampfer und einen Kondensator enthält, welcher einen durch die Iaift eines Raums gebil-The device according to the invention with a heat pump for the heating of rooms with an electric compressor, which is assigned to a refrigeration circuit, which a heat a external cold source taking evaporator and a condenser, which is formed by the air of a room.
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deten Wärmequelle Wärme liefert, ist durch die Kombination eines Wärmepumpenzyklus, dessen Verdampfer mit einer Kältequelle mit wenig veränderlicher Temperatur in Berührung steht, mit einem mit einer hin- und hergehenden Bewegung arbeitenden Elektrokompressor mit Freiflugkolben gekennzeichnet, welcher unmittelbar von einem linearen Elektromotor angetrieben wird, wobei die die Eigenfrequenz bestimmenden Parameter (wie insbesondere der Durchmesser des Kolbens, der Durchmesser des Magnetkerns, die Steifigkeit der;Feder, die Masse der beweglichen Anordnung usw·) so bestimmt sind, daß man praktisch ein Arbeiten bei Resonanz unter den Druckbedihgungen am Einlaß erhält, welche der wenig veränderlichen Temperatur der Kältequelle des genannten Zyklus entsprechen.deten heat source supplies heat is characterized by the combination of a heat pump cycle, the evaporator of which is in contact with a cold source with little variable temperature, with a reciprocating electric compressor with free-flying pistons, which is driven directly by a linear electric motor, whereby the natural frequency determining parameter (such as in particular the diameter of the piston, the diameter of the magnetic core, the rigidity of; spring, the mass of the moving assembly, etc ·) are determined so that virtually receives a work at resonance under the Druckbedihgungen at the inlet, which correspond to the little changeable temperature of the cold source of the mentioned cycle.
Der Anmelder hat festgestellt, daß man durch Kombination der beiden Mittel einer Kältequelle mit wenig veränderlicher Temperatur und eines Elektrokompressors mit linearem Motor ein Arbeiten erhält, welches von den bisher angetroffenen Fehlern frei ist· Wenn man den Elektrokompressor dieser Funktion besonders anpasst, erhält man nämlich einen ausgezeichneten Verstärkungskoeffizienten bei sehr geringen Anlagekosten, wobei gleichzeitig das Arbeiten durch Änderungen der Außentemperatur keineswegs beeinträchtigt wird·The applicant has found that by combining the two means one cold source with little variable Temperature and an electric compressor with a linear motor receives a work which is different from the ones previously encountered Error-free · If you adapt the electric compressor to this function, you will get an excellent one Gain coefficients at very low investment costs, with at the same time, work is in no way impaired by changes in the outside temperature
Dieses Ergebnis ist umso überraschender, als diese Mittel bei ihrer einzelnen Verwendung bisher stets zu Fehlschlagen geführt hatten, wobei unmöglich vorausgesehen werden konnte, daß ihre Kombination eine wirksame Vorrichtung bilden würde.This result is all the more surprising as these agents have so far always failed when used individually had led, and it was impossible to foresee that their combination would provide an effective device would.
Die Kältequelle kann durch eine Grundwasserschicht oder durch einen Wasserlauf oder vorzugsweise durch die aus dem beheizten Raum austretende verbrauchte Luft gebildet werden, wenn dieser Raum mit einer Belüftungsvorrichtung versehen ist. In diesem letzten Fall wird die Wärmequelle durch die dem Raum zugeführte Belüftungsluft gebildet.The cold source can be through a groundwater layer or through a watercourse or preferably through the from the Used air exiting the heated room can be formed if this room is provided with a ventilation device. In this latter case, the heat source is created by the ventilation air supplied to the room.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die die Eigenfrequenz des Elektrokompressors bedingenden Parameter außerdem so bestimmt, daß man praktisch ein Arbeiten bei Resonanz erhält, wenn die Außenluft eine Temperatur hat, welche einer gängigen mittleren winterlichen Tempera-According to a particular embodiment of the invention, the natural frequency of the electric compressor causing Parameters are also determined in such a way that practically working at resonance is obtained when the outside air has a temperature which has a common mean winter tempera-
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tür in dem betreffenden Gebiet entspricht (z.B. zwischen O und 10° C für gemässigte Zonen)·door in the area concerned (e.g. between O and 10 ° C for temperate zones)
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Elektrokompressor mit elektrischer Energie durch Photozellen gespeist, was ein beträchtliches wirtschaftliches Interesse bildet, wenn die industrielle Herstellung derselben billig erfolgen kann, und was durch die Benutzung eines Elektrokompressors mit linearem Motor ermöglicht wird, welcher keinen überstrom beim Anlassen aufnimmt.According to an advantageous embodiment of the invention, the electric compressor is powered by photocells fed, which constitutes a considerable economic interest if the industrial production of the same can be done cheaply, and what by using an electric compressor with a linear motor that does not absorb any overcurrent when starting.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die die Eigenfrequenz des Elektrokompressors bedingenden Parameter außerdem so bestimmt, daß praktisch ein Arbeiten bei Resonanz unter Beleuchtungsbedingungen erzielt wird, welche erheblich unter der stärksten Beleuchtung liegen.According to a preferred embodiment of the invention, the natural frequency of the electric compressor causing Parameters also determined in such a way that practically working at resonance under lighting conditions is achieved, which are considerably below the strongest lighting.
Hierdurch wird das Arbeiten des Elektrokompressors zu Zeiten begünstigt, zu welchen die von der Sonne herrührende elektrische Energie infolge der meteorologischen Bedingungen verringert ist.This promotes the operation of the electric compressor at times when that comes from the sun electrical energy is reduced as a result of meteorological conditions.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.The invention is described below with reference to FIG the drawing explained by way of example.
Fig· 1 ist eine halb schematische Seitenansicht einer· erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausrüstung eines Hauses.Fig. 1 is a semi-schematic side view of a Device according to the invention for equipping a house.
Fig. 2 ist eine geschnittene Seitenansicht eines der erfindungsgemäßen Vorrichtung angehörenden Elektrokompressors·Fig. 2 is a sectional side view of one of the electric compressor belonging to the device according to the invention
Fig· 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer Ausführungsabwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 3 is a view corresponding to Fig. 1 Design modification of the device according to the invention.
J*ig· 4 ist ein Blockschaltbild der elektrischen Speisung des Elektrokompressors bei der Ausführungsabwandlung der Fig. 3.J * ig · 4 is a block diagram of the electrical supply of the electric compressor in the variant embodiment of FIG. 3.
In Fig. 1 ist ein Haus 1 mit einem Belüftungssystem versehen, welches die Außenluft durch ein Zufuhrventilatoraggregat 2 über ein Filter 3 ansaugt und die verbrauchte luft nach außen durch ein Abfuhrventilatoraggregat 4- über einen Auslaß 3 auswirft. In dem Haus 1 folgt die luft etwa dem durch die Pfeile angegebenen Weg.In Fig. 1, a house 1 is provided with a ventilation system which sucks in the outside air through a supply fan unit 2 via a filter 3 and ejects the used air to the outside through an exhaust fan unit 4- via an outlet 3. In house 1, the air roughly follows the path indicated by the arrows.
Ein Kältekreis 6 enthält ein Elektrokompressor aggregat 7, welches vorzugsweise auf dem Weg der eintretenden luft liegt und Mittel zur Begünstigung des Wärmeaustausche zwischenA refrigeration circuit 6 contains an electric compressor unit 7, which is preferably on the path of the incoming air and means for promoting heat exchange between
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dieser luft und ihm selbst aufweist, einen ebenfalls auf dem Weg der eintretenden luft liegenden Kondensator 8, ein Entspannungsorgan 9 und einen Verdampfer 11, welcher in einem Kanal 12 liegt, welcher die abzuführende verbrauchte luft aufnimmt und an dem Auslaß 5 mündet.this air and himself has a condenser 8, also on the path of the entering air, an expansion device 9 and an evaporator 11, which is located in a channel 12, which receives the used air to be discharged and opens at the outlet 5.
Die von außen durch das Aggregat 2 angesaugte Aussenluft erwärmt sich offenbar beim Durchströmen des Kondensators 8, bevor sie sich in den Räumen des Hauses 1 verbreitet· Die verhältnismäßig warme, von dem Abfuhr aggregat 4 angesaugte verbrauchte Luft gibt einen Teil ihrer fühlbaren Wärme an den Verdampfer 11 ab, bevor sie durch den Auslaß 5 nach außen ausgeworfen wird.The outside air sucked in from the outside through the unit 2 is evidently heated as it flows through the condenser 8, before it spreads in the rooms of the house 1 · The relatively warm, sucked in by the discharge unit 4 Used air gives off part of its sensible heat to the evaporator 11 before it is ejected to the outside through the outlet 5 will.
Die eintretende luft erfährt eine zusätzliche Erwärmung durch ihren Beitrag zur Kühlung des Elektrokompressors 7· Es sind elektrische Zu satz wider stände 13, welche zweckmässig in das Filter 3 eingebaut sind, und der Widerstand 14 vorgesehen. The incoming air is additionally heated by their contribution to the cooling of the electric compressor 7 · There are additional electrical resistors 13, which are useful are built into the filter 3, and the resistor 14 is provided.
Der Elektrokompressor 7 bat die Bauart mit linearem Motor und Freiflugkolben und besitzt vorzugsweise elektronische Umschaltung. Er hat zweckmässig die in den französischen Patenten Nr. 1 472 032 und 1 472 988 beschriebene Bauart. Gemäß Fig. 2 enthält er eine hermetisch abgeschlossene Kammer 15» welche einen Zylinderkörper 16 enthält, an welchem ein Zylinderkopf 17 mit mit nicht dargestellten Ventilen bekannter Bauart versehenen Einlaßöffnungen 18 befestigt ist. Der Zylinderkörper 16 trägt noch ein festes Magnetgestell 19» welches von einer Erregerwicklung 21 umgeben ist und einen Luft spalt 22 bildet. The electric compressor 7 asked the type with linear Motor and free-flight piston and preferably has electronic switching. It conveniently has those in the French patents No. 1 472 032 and 1 472 988. According to 2 it contains a hermetically sealed chamber 15 'which contains a cylinder body 16 on which a cylinder head 17 is attached with inlet openings 18 provided with valves of known type, not shown. The cylinder body 16 also carries a fixed magnet frame 19 »which is surrounded by an excitation winding 21 and forms an air gap 22.
Eine bewegliche Anordnung 23 umfasst einen einen Kolben bildenden hohlen Zylinder 24, welcher mit dem Zylinderkörper 16 zusammenwirkt, um die Verdichtungskammer zu bilden. Der Zylinder 24 ist fest mit einem Magnetanker 25 gleichen Durchmessers verbunden, welcher auf einem Stab 26 gleitet, welcher in einen an dem festen Magnetgestell 19 befestigten Bügel 27 geschraubt ist und in einer bestimmten Stellung durch eine Gegenmutter 27a blockiert wird.A movable assembly 23 comprises a piston forming hollow cylinder 24 which cooperates with the cylinder body 16 to form the compression chamber. Of the Cylinder 24 is fixed to a magnet armature 25 of the same diameter connected, which slides on a rod 26, which in a bracket 27 attached to the fixed magnet frame 19 is screwed and is blocked in a certain position by a lock nut 27a.
In dem Kolben 24 ist eine Feder 28 untergebracht, welche zwischen dem Boden des Kolbens 24 und einer sich an demIn the piston 24, a spring 28 is housed, which between the bottom of the piston 24 and one on the
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Ende des Stabes 26 abstützenden Schale 29 zusammengedrückt wird.End of the rod 26 supporting shell 29 is compressed.
In der Seitenfläche des Zylinders ist eine Auslaß-Öffnung 18a ausgebildet, welche mit einem geeichten, nicht dargestellten Ventil versehen ist· Weiter unten sind genauere Angaben über die Anordnung dieser öffnung gemacht.In the side surface of the cylinder, an outlet opening 18a is formed, which is calibrated with a not shown Valve is provided · More detailed information on the arrangement of this opening is given below.
Ein vorzugsweise durch elektronische Umschaltungen erhaltener elektrischer Impuls wird in die Spulen 21 geschickt und erregt das feste Gestell 19, welches den Anker 26 in den Luftspalt 22 zieht und dabei den Kolben 24 in der Figur nach unten mitnimmt, was die Zufuhr des Kältemittels durch die öffnungen 18 bewirkt. Fach Aufhören des Impulses bringt die Feder 28 den Kolben 24 wieder nach oben zurück, wobei das Kältemittel zusammengedrückt und hierauf durch die öffnung 18a abgeführt wird· Wenn der Kolben 24 diese öffnung überschritten hat, bildet das Hestvolumen der Verdichtungskammer einen toten Raum, welcher ein Speicherpolster bildet, dessen Entspannung während des nächsten Arbeitsspiels zur Rückführung des Kolbens beiträgt. Die Phasenverschiebung zwischen den Bewegungen des Kolbens und den periodischen elektrischen Steuerimpulsen hängt von der Eigenfrequenz der beweglichen Anordnung 25 ab. Diese Eigenfrequenz hängt von einer gewissen Zahl von Parametern ab, welche insbesondere die Masse dieser Anordnung, die Steifigkeit der Feder 28, der Wert der Drücke am Einlaß und am Auslaß und die Höhe des Speicherpolsters sind, welche ihrerseits durch die Lage der Auslaßöffnung 18a bedingt wird. Der Fachmann kann aufgrund bekannter mechanischer und thermodynsmischer Betrachtungen diese Lage bestimmen, um unter der Annahme, daß die anderen Parameter bestimmt sind, einen vorzugsweise der Resonanz entsprechenden günstigsten Phasenwinkel zu erhalten. Die einzigen Parameter, welche sich a priori in unvorhergesehener Weise ändern können, sind die Drücke auf der Saugseite und der Förderseite des Kompressors. Nun besteht aber ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung darin, eine Kältequelle mit praktisch konstanter Temperatur gewählt zu haben, da sie durch die Temperatur gebildet wird, auf welche das Haus 1 geheizt wird, wOidurch ein praktisch konstanter Druck an der Saugseite aufrechterhalten wird.An electrical pulse, preferably obtained by electronic switching, is sent to the coils 21 and excites the fixed frame 19, which pulls the armature 26 into the air gap 22 and thereby pulls the piston 24 downward in the figure takes with it what the supply of refrigerant through the openings 18 causes. Subject cessation of the impulse, the spring 28 brings the piston 24 back upwards, with the refrigerant is compressed and then discharged through the opening 18a When the piston 24 has exceeded this opening, the residual volume of the compression chamber forms a dead space, which forms an accumulator cushion, the relaxation of which contributes to the return of the piston during the next work cycle. The phase shift between the movements of the piston and the periodic electrical control pulses depends on the natural frequency of the movable arrangement 25. This natural frequency depends on a certain number of parameters, which in particular the mass of this arrangement, the stiffness of the spring 28, the value of the pressures at the inlet and outlet and are the height of the storage cushion, which in turn is determined by the position of the outlet opening 18a. The skilled person can based on known mechanical and thermodynamic considerations determine this position in order, on the assumption that the other parameters are determined, a preferably corresponding to the resonance to get the most favorable phase angle. The only parameters that change a priori in an unforeseen way are the pressures on the suction side and the delivery side of the compressor. But now there is an essential characteristic of the invention is to have chosen a cold source with a practically constant temperature, since it depends on the temperature is formed, to which the house 1 is heated, whereby a practically constant pressure is maintained on the suction side will.
Der Förderdruck kann sich in Grenzen ändern, welche durch die voraussehbaren Schwankungen der winterlichen Aussen-The delivery pressure can change within limits, which are due to the foreseeable fluctuations in the winter outdoor
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temperatur bedingt sind. Ih den gemäßigten Zonen kann man z.B. eine günstigste Ausführung des Elektrokompressors für eine Temperatur von 5° C + 5° C bestimmen. Im Falle einer übermäßigen anhaltenden Kälte kann man die elektrischen Zusatzwiderstände 13 und 14 in Betrieb nehmen. Die Vorwärmung durch den Widerstand 13 gestattet, den Betriebspunkt des Kompressors seinem günstigsten Wert anzunähern.are temperature-related. In the temperate zones you can e.g. the cheapest version of the electric compressor for one temperature from 5 ° C + 5 ° C. In case of excessive If the cold persists, the additional electrical resistors 13 and 14 can be put into operation. The preheating through the resistor 13 allows its operating point of the compressor to approximate the most favorable value.
Es ist übrigens zu bemerken, daß eine selbst erhebliche Senkung der Aussentemperatur zwar durch Senkung des Förderdrucks den Wirkungsgrad des eigentlichen Kompressors etwas verschlechtern kann, aber den thermodyxtamisehen Wirkungsgrad des Kältezyklus verbessert, im Gegensatz zu dem, was man bei den bekannten Kälteanlagen beobachtet.It should be noted, by the way, that even a considerable reduction in the outside temperature is achieved by lowering the Discharge pressure can worsen the efficiency of the actual compressor somewhat, but the thermodyxtamisehen efficiency of the refrigeration cycle is improved, in contrast to what is observed with the known refrigeration systems.
Diese Betrachtungen können einen Versuch der Erklärung des a priori überraschenden ausgezeichneten Ergebnisses bilden, welches durch die Kombination von zwei Mitteln erhalten wird, welche bei einzelner Benutzung bisher stets zu Fehlschlägen geführt hatten.These considerations can be an attempt to explain the excellent result, which is a priori surprising form, which is obtained by the combination of two means, which so far always to be used individually Failed.
Außer dem ausgezeichneten Wirkungsgrad desBesides the excellent efficiency of the
Elektrokompressors, welcher einen hohen Multiplikationskoeffizienten verschafft, ist auf die große Einfachheit des Kompressors sowie die Tatsache hinzuweisen, daß er beim Anlassen keinen Überstrom aufnimmt, so daß die vorhandene elektrische Anlage nicht umgebaut werden muß, was zu geringen Anlagekosten führt.Electric compressor, which has a high multiplication coefficient It should be noted the great simplicity of the compressor and the fact that it does not start when it is started Absorbs overcurrent, so that the existing electrical system does not have to be converted, resulting in low system costs leads.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Fig. 3Referring now to FIG. 3
eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Ein Haus 41 enthält einen dem Belüftungskreis der Fig· 1 ähnlichen Belüftungskreis, welcher einen Ixiftumlauf entsprechend den Pfeilen erzeugt. Eine einstückige Anordnung 42, welche zweckmässig vollständig vorgefertigt sein kann, enthält einen dem Kältekreis 6 ähnlichen Kältekreis und den Motorlüftern 2 und 4 ähnliche Motorlüfter. Auf dem Dach 43 des Hauses 41 sind Photozellentafeln 44 angeordnet, von denen wenigstens gewisse, 44a, nach Belieben entsprechend der Sonnenhöhe schrägstellbar sind. Diese Tafeln sind elektrisch mit dem Block 42 verbunden, um seine Stromversorgung mittels einer Akkumulatorenbatterie 45 und einer weiter unten beschriebenen Speisevorrichtung sicherzustellen· described a second embodiment of the invention. A house 41 contains a ventilation circuit similar to the ventilation circuit in FIG. 1, which has an Ixift circulation according to the arrows generated. A one-piece arrangement 42, which can expediently be completely prefabricated, contains a cooling circuit 6 similar refrigeration circuit and motor fans 2 and 4 similar to motor fans. On the roof 43 of the house 41 are photocell panels 44, of which at least some, 44a, can be tilted at will according to the height of the sun. These panels are electrically connected to the block 42 in order to receive its power supply by means of an accumulator battery 45 and a feed device described below
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«J Ώ m«J Ώ m
Man erhält so die Beheizung des Hauses ohne Benutzung irgendeiner möglichen Energiequelle· Diese Arbeitsweise kann nur mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden. Bin üblicher Elektrokompressor erfordert nämlich bei jedem Anlassen eine Stromstärke ι welche das Viereinhalbfache ihres Nennwerts beträgt· Man müsste daher die Photozellentafeln in dem Verhältnis 4,5 : 1 überbemessen, was zu unmöglichen Anlagekosten führt, wobei noch nicht einmal die schwächere Beleuchtung morgens und abends berücksichtigt ist· Außerdem könnte dieser übliche Elektrokompressor unter diesen Bedingungen garnicht arbeiten.The house is heated without using any possible energy source. This way of working can only be obtained with the device according to the invention. A usual electric compressor requires namely with everyone Starting an amperage ι which is four and a half times their nominal value is · The photocell panels would therefore have to be over-dimensioned in the ratio 4.5: 1, which leads to impossible investment costs which does not even take into account the weaker lighting in the morning and in the evening · In addition, could this usual electric compressor will not work at all under these conditions.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läuft dagegen ohne überstrom und somit ohne Überbemessung der Photozellentafeln selbst zu den Stunden schwacher Beleuchtung an. Wenn man außerdem die Verbesserung des durch den Kompressor erzielten Wirkungsgrades berücksichtigt, gelangt man zu einer Verringerung der Oberfläche der !Tafeln in einem angenäherten Verhältnis von 6 ι 1 gegenüber den bekannten lösungen. Schließlich passt sich bei einer Verminderung der Beleuchtung der Freiflugweg des Elektrokompressors automatisch diesen neuen Bedingungen an.The device according to the invention runs against it without overcurrent and thus without overdimensioning the photocell panels even during the hours of weak lighting. If also taking into account the improvement in the efficiency achieved by the compressor, a reduction is achieved the surface of the panels in an approximate ratio of 6 ι 1 compared to the known solutions. Finally adapts if the lighting is reduced, the free flight path of the Compressor automatically to these new conditions.
Bei einer Speisung durch Photozellen ist es zweckmässig, das günstigste Arbeiten des Elektrokompressors für eine elektrische Speisung einzustellen, welche einer unter der stärksten Beleuchtung liegenden Beleuchtung entspricht· Diese günstigste Einstellung, welche, wie oben ausgeführt, darin besteht, die Eigenfrequenz der beweglichen Anordnung 23 anzupassen, kann durch Veränderung eines freibleibenden Parameters erzielt werden, z.B. der Anfangsspannung der Feder 28 durch Regelung der Stellung des Stabes 26· Eine derartige Wahl des günstigsten Betriebspunkts vermindert offensichtlich die Ieistungsschwankungen des Elektrokompressors in Funktion der Beleuchtungsschwankungen·If the power is supplied by photocells, it is advisable to to set the most favorable working of the electric compressor for an electric supply, which is one of the strongest Lighting corresponds to the lighting lying down This most favorable setting, which, as explained above, consists of adjust the natural frequency of the movable assembly 23, can can be achieved by changing a parameter that remains free, e.g. the initial tension of the spring 28 by regulating the Position of the rod 26 · Such a choice of the most favorable operating point obviously reduces the power fluctuations of the electric compressor as a function of the lighting fluctuations
Nachstehend ist ein Beispiel einer Vorrichtung zur Stromversorgung des Elektrokompressoraggregats beschrieben· In Fig· 4 ist schematisch eine gewisse Zahl von Photozellentafeln 44 dargestellt. Die Zahl dieser Tafeln kann entsprechend der Leistung der Anlage veränderlich sein. Diese Tafeln sind mit einer Kupplungsvorrichtung 46 verbunden, welche gestattet, sie in Reihe oder parallel zu schalten, um die Akkumulatorenbatterie 4$ zu speisen, deren Belastung durch eine Kontrollvor-The following is an example of an apparatus for the power supply of the electric compressor unit is described. In FIG. 4, a certain number of photocell panels is shown schematically 44 shown. The number of these panels can vary according to the performance of the system. These tablets are connected to a coupling device 46, which allows them to be connected in series or in parallel to the accumulator battery 4 $ to be fed, the burden of which has been
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■ 47
richtung /kontrolliert wird.■ 47
direction / is controlled.
Die Batterie 45 ist mit der Speisung einer gewissen, je nach der Anlage veränderlichen Zahl von Elektr©kompressoren 7 über einen durch einen Generator konstanter Frequenz 49 gesteuerten Leistungsumschalter 48 und einen durch die Kontrollvorrichtung 47 gesteuerten mehrpoligen Schalter 51 verbunden. The battery 45 is supplied with a certain number of electric compressors that can be varied depending on the system 7 through a power switch 48 controlled by a constant frequency generator 49 and one by the control device 47 controlled multipole switch 51 connected.
Im Betrieb empfängt die Kupplungsvorrichtung 46 Spannungsinformationen von den Photozellentafeln 44 sowie von der Batteriekontrollvorrichtung 47 und stellt in Funktion dieser Informationen die Reihen-Parallelschaltung der Tafeln 44 auf den günstigsten Wert ein, um die beste zeitliche Integration der elektrischen Energie zu erhalten, welche gleichzeitig von der Beleuchtung und dem Ladezustand der Batterie 45 abhängt. Außerdem betätigt die Kontrollvorrichtung 47 den mehrpoligen Umschalter 511 um die Zahl der in Betrieb zu nehmenden Elektrokompressoren 7 der an den Klemmen der Batterie verfügbaren Leistung anzupassen, wobei ein vorbestimmter Arbeitsgrad berücksichtigt wird.In operation, the coupling device 46 receives voltage information from the photocell panels 44 as well from the battery control device 47 and, as a function of this information, establishes the series-parallel connection of the panels 44 to the most favorable value in order to obtain the best temporal integration of the electrical energy, which simultaneously depends on the lighting and the state of charge of the battery 45. In addition, the control device 47 actuates the multi-pole changeover switch 511 to determine the number of electric compressors to be put into operation 7 the power available at the terminals of the battery adapt, taking into account a predetermined degree of work will.
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