Die Erfindung betrifft eine Zweistoff-Kompressions-Wärme¬ pumpe bzw. Kältemaschine mit einem Entgaser und einem Resorber, die zu einem Lδsungskreislauf zusammengeschaltet sind, in welchem ein vorzugsweise von einem Ammoniak- 5 Wasser-Gemisch gebildetes Zweistoff-Arbeitsmittel umgewälzt wird, wobei im Entgaser auf niedrigem Druckniveau unter Zufuhr von Wärmeenergie auf niedrigem Temperaturniveau gas¬ förmige Arbeitsmittelkomponente ausgetrieben und die dabei entstehende arme Lösung unter Druckerhδhung mittels einer

10 Pumpe in einem ersten Leitungszweig zum Resorber gefördert wird, wo die im Entgaser ausgetriebene gasförmige Arbeits¬ mittelkomponente nach Erhöhung ihres Drucks auf den Resor- berdruck mittels eines Kompressors unter Abfuhr der dabei auf einem erhöhten Temperaturniveau anfallenden Resorp-

--- tionswärme in der armen Lösung resorbiert wird und die so entstandene reiche Lösung in einem zweiten Leitungszweig unter Druckerniedrigung mittels eines Drosselorgans zum Entgaser zurückströmt, und wobei in den auf Resorberdruck befindlichen Abschnitten des ersten und des zweiten 0 Leitungszweiges ein Temperaturwechsler eingeschaltet ist, in welchem in der aus dem Resorber austretenden reichen Lösung enthaltene Wärme auf die dem Resorber zuströmende arme Lösung übertragen und in der aus dem Temperatur¬ wechsler austretenden reichen Lösung enthaltene Wärme 5 außerdem zur weiteren Entgasung der dem Temperaturwechsler zugeführten armen Lösung benutzt wird, wobei der zusätz¬ liche Entgaser für die weitere Entgasung der armen Lösung einerseits in dem zwischen dem Temperaturwechsler und dem Drosselorgan verlaufenden Abschnitt des zweiten Leitungs¬ 0 zweiges angeordnet ist.

Es ist eine Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe bzw. Kälte¬ maschine (DE-PS 31 19 989) dieser Art bekannt, welche gegenüber den ohne zusätzliche Entgasung der dem Tempe¬ 5 raturwechsler zugeführten armen Lösung arbeitenden ent-

sprechenden Maschinen bereits eine deutlich verbesserte Leistungsziffer aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungs- Ziffer der bekannten Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe (oder Kältemaschine) weiter zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den die arme Lösung vom Entgaser zum Resorber fördernden ersten Leitungszweig des Lösungskreislaufs wenigstens zwei den Druck in der armen Lösung stufenweise auf den Resorber- druck erhöhende Pumpen eingeschaltet und der zusätzliche Entgaser andererseits in dem zwischen den beiden Pumpen verlaufenden, auf einem Zwischendruck befindlichen Abschnitt des ersten Leitungszweiges angeordnet ist, und daß die im weiteren Entgaser auf dem Niveau des Zwischen¬ drucks aus der armen Lösung zusätzlich ausgetriebene gas¬ förmige Arbeitsmittelkomponente durch einen gesonderten Kompressor oder durch Einspeisung in eine mittlere Druck- stufe des die gasförmige Arbeitsmittelkomponente vom Hauptentgaser zum Resorber fördernden mehrstufigen Kompressors zum Resorber gefördert wird. Dabei wird also ausgenutzt, daß bei einem gegenüber dem niedrigen Entgaser- Druck erhöhten Druck die arme Lösung durch Übertragung von Wärme aus der reichen Lösung zusätzlich entgast und die somit noch ärmere Lösung im Resorber einen vergleichsweise größeren Anteil von gasförmiger Arbeitsmittelkomponente zu resorbieren vermag und somit auch eine vergleichsweise größere Menge von Resorptionswärme anfällt. Festzuhalten ist jedenfalls, daß die zusätzliche Entgasung der armen Lösung auf dem mittleren Druck entweder anstelle der bei der bekannten Wärmepumpe bzw. Kältemaschine vorgesehenen zusätzlichen Entgasung auf dem Druckniveau des Entgasers oder - vorzugsweise - zusätzlich zu der Entgasung auf dem niedrigen Entgaser-Druckniveau durchgeführt werden kann. Da die zusätzlich aus der armen Lösung ausgetriebene gasför¬ mige Arbeitsmittelkomponente auf einem mittleren Druck-

niveau anfällt, ist klar, daß die zusätzlich erforderliche Antriebsleistung des Kompressors für die Förderung dieser zusätzlich ausgetriebenen gasförmigen Arbeitsmittelkompo¬ nente zum Resorber nur entsprechend dem Druckunterschied zwischen dem Zwischendruck und dem Resorberdruck bemessen werden muß.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, in den dem weiteren Entgaser arme Lösung auf dem Zwischendruck zuführenden Abschnitt des ersten Leitungs¬ zweiges und den auf Resorberdruck befindlichen Abschnitt des zweiten Leitungszweiges des Lösungskreislaufs einen weiteren Temperaturwechsler einzuschalten.

Es hat sich gezeigt, daß die Leistungsziffer der Wärmepumpe oder Kältemaschine dann optimiert wird, wenn die zusätz¬ liche Entgasung der armen Lösung bei einem Zwischendruck erfolgt, welcher im wesentlichen gleich der Wurzel aus dem Produkt der im Haupt-Entgaser und im Resorber herrschenden Drücke ist.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Aus¬ führungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schaltplan einer in der erfindungsgemäßen Weise aufgebauten Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpe; und

Fig. 2 die in der Wärmepumpe gemäß Figur 1 ablau¬ fenden Zustandsänderungen des Zweistoff- Arbeitsmittels schematisch in einem p,>j - Diagramm.

Die in Figur 1 veranschaulichte, in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Wärmepumpe weist einen Ent¬ gaser 12 auf, in welchem bei einem niedrigen Druckniveau pε

durch Zufuhr von Wärmeenergie auf einem niedrigen Tempe¬ raturniveau aus einer reichen Zweistoff-Arbeitsmittellösung gasförmige Arbeitsmittelkomponente ausgetrieben wird. Bei Verwendung des bevorzugten Ammoniak-Wasser-Gemischs als Arbeitsmittel wird im Entgaser 12 also Ammoniak gasförmig aus der Lösung ausgetrieben. Die zur Entgasung der reichen Lösung erforderliche Wärmeenergie niedrigen Temperatur¬ niveaus kann dabei beispielsweise der Umgebungsatmosphäre oder einem Fließgewässer entnommen werden. Sofern vorhan- den, kann natürlich auch Abwärme eines anderen technischen Arbeitsprozesses verwendet werden. Im vorliegende Fall sei angenommen, daß dem Entgaser 12 über eine Leitung 14 aus eine Fließgewässer entnommenes Wasser zugeführt und - nach Entzug von Wärmeenergie für die Entgasung der reichen Lösung - über eine Leitung 16 mit entsprechend niedrigerer Temperatur wieder abgeführt werde. Die dabei im Entgaser 12 entstehende arme Lösung des Arbeitsmittels wird über einen ersten Leitungszweig 18 unter Druckerhohung auf einen Druck PR ZU einem Resorber 20 gepumpt, während die gasförmige Arbeitsmittelkomponente dem Resorber über eine Leitung 22 mit eingeschaltetem mehrstufigem Turbo-Kompressor 24 zuge¬ führt wird. Die im Resorber 20 bei der Resorption des gas¬ förmigen Arbeitsmittels in der armen Lösung auf hohem Tem¬ peraturniveau anfallende Resorptionswärme kann dann bei- spielsweise zur Erzeugung von Heißwasser aus über eine

Leitung 26 zugeführtem kälterem Wasser verwendet werden. Deas über eine Leitung 28 aus dem Resorber 12 abgeführte Heißwasser kann dann beispielsweise für Heizzwecke Verwen¬ dung finden. Die durch Resorption des gasförmigen Arbeits- mittels wieder reiche Lösung wird aus dem Resorber 20 über einen zweiten Leitungszweig 30 unter Druckabsenkung auf das Druckniveau pε in einem Drosselorgan 32 wieder in den Ent¬ gaser 12 zurückgeführt. Entsprechend dem eingangs erläuter¬ ten Stand der Technik wird beim dargestellten Ausführungs- beispiel die aus dem Entgaser 12 austretende arme Lösung in einem im Leitungszweig 18 nachgeschalteten weiteren Ent¬ gaser 34 auf dem Druckniveau pε weiter entgast, indem aus

der im Leitungszweig 30 strömenden, noch auf dem Druck¬ niveau p_ befindlichen reichen Lösung enthaltene Wärme auf die arme Lösung übertragen wird. Die dabei zusätzlich aus¬ getriebene gasförmige Arbeitsmittelkomponente, d.h. das zusätzlich anfallende Ammoniak, wird über die Leitung 22a in den vor dem Turbo-Kompressor 24 liegenden Abschnitt der Leitung 22 geführt.

Für die Förderung der armen Lösung zum Resorber 20 sind zwei Pumpen 36a und 36b vorgesehen, mittels derer der Druck in der armen Lösung zunächst von dem im Entgaser herrschen¬ den Druck pε auf einen Zwischendruck pz und dann von diesem Zwischendruck auf den Resorber-Druck P erhöht wird. Wiederum entsprechend dem Stand der Technik ist in die auf Resorberdruck PR befindlichen Abschnitte der beiden

Leitungszweige 18 und 30 ein Temperaturwechsler 38 geschal¬ tet. Im bisher beschriebenen Umfang entspricht die Wärme¬ pumpe 10 - bis auf die zweistufige Druckerhöhung der armen Lösung durch zwei gesonderte Pumpen 36a und 36b - bekannten Zweistoff-Kompressions-Wärmepumpen.

Zur weiteren Verbesserung der Leistungsziffer ist in Weiterbildung der bekannten Wärmepumpen noch eine weitere Entgasung der armen Lösung mittels in der reichen Lösung enthaltener Wärme auf dem Druckniveau des Zwischendrucks pz vorgesehen. Zu diesem Zweck ist in den zwischen den Pumpen 36a und 36b verlaufenden Abschnitt des arme Lösung führen¬ den ersten Leitungszweiges 18 und den zwischen dem Resorber 20 und dem Drosselorgan 32 verlaufenden Abschnitt des reiche Lösung führenden zweiten Leitungszweigs 30 ein weiterer Entgaser 40 eingeschaltet, in welchem aus der von der Pumpe 36a zugeführten armen Lösung unter Aufnahme von Wärme aus der reichen Lösung ein weiterer Anteil von gas¬ förmiger Arbeitsmittelkomponente (d.h. Ammoniak) mit dem Druck pz ausgetrieben wird, welche über eine Leitung 22b zu einer auf dem Zwischendruck pz befindlichen Druckstufe des Turbo-Kompressors 24 gefördert wird. In dem dem Kompressor

24 nachgeschalteten, zum Resorber 20 führenden Abschnitt der Leitungen 22 strömt also eine sich aus der Summe der in den Entgasern 12, 34 und 40 ausgetriebenen Teilmenge zusammensetzende Menge von gasförmigem Arbeitsmittel, wobei aber die Antriebsleistung für den den Turbo-Kompressor 24 antreibenden Motor 42 nur bezüglich der Teilmengen aus den Entgasern 12 und 34 für die gesamte Druckdifferenz zwischen dem Resorberdruck PR und dem Entgaser-Druck PE , bezüglich der im Entgaser 40 ausgetriebene Teilmenge dagegen nur für die Druckdifferenz zwischen dem Resorberdruck P und dem Zwischendruck pz ausgelegt werden muß.

Die Einschaltung eines weiteren Temperaturwechslers 44 in den zwischen der Pumpe 36a und dem zweiten Entgaser 40 ver- laufenden Abschnitt des arme Lösung führenden ersten Lei¬ tungszweiges 18 und den zwischen dem weiteren Entgaser 40 und dem Entgaser 34 verlaufenden, reiche Lösung mit Resorber-Druck PR führenden Abschnitt des zweiten Leitungs¬ zweigs 30 dient der weiteren Verbesserung der Leistungs- Ziffer der Wärmepumpe 10.

Berechnungen des vorstehend beschriebenen Systems mit unterschiedlich angenommenen Werten für die Höhe des Zwischendrucks pz haben ergeben, daß die Leistungsziffer der Wärmepumpe optimiert wird, wenn

pzft* T pR x pε

gewählt wird.

In dem in Figur 2 gezeigten Diagramm sind die Änderungen der Zustandsgrδßen des Arbeitsmittels im Wärmepumpenprozeß der vorstehend beschriebenen Wärmepumpe schematisch in ei¬ nem p, ? -Diagramm veranschaulicht. Wenn die durch die im Entgaser 12 zugeführte äußere Wärmemenge Qε ausgetriebene Menge von gasförmiger Arbeitsmittelkomponente mit einem Kilogramm angenommen wird, werden im Entgaser 34 und im

Entgaser 40 ohne Zufuhr weiterer äußerer Energie aus der armen Lösung zusätzliche Mengen x bzw. y von gasförmiger Arbeitsmittelkomponente ausgetrieben, wofür in der reichen Lösung nach dem Austritt aus dem Resorber noch enthaltene Wärmeenergie verwendet wird. Die gasförmige Menge y ent¬ spricht etwa der Menge y', die bei der Zusatz-Entgasung auf Entgaserdruck pε mit der Wärme der reichen Lösung entgast worden wäre. Die Menge y braucht dabei aber nicht vom Druck pε , sondern nur vom Druck pz > pε auf den Resorberdruck P komprimiert werden, wodurch die Leistungsziffer verbessert wird.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen - auch als Kältemaschine betreibbaren - Wärmepumpe verwirklichbar sind. So ist eine weitere Verbesserung der Leistungsziffer durch eine weitere Erhöhung der Zahl der Druckstufen in der armen Lösung mit jeweils einer zusätzlichen Entgasung in jeder Druckstufe denkbar. Allerdings steigt der apparatetechnische Aufwand dann im Verhältnis zur erziel¬ baren Verbesserung der Leistungsziffer unverhältnismäßig, so daß die in Verbindung mit der Wärmepumpe 10 gemäß Figur 1 geschilderte zusätzliche Entgasung auf einem Druckniveau Pz J Ypε x PA den optimalen Kompromiß zwischen Investitionsaufwand und Erhöhung der Leistungsziffer der Wärmepumpe darstellen dürfte. Nur in Sonderfällen dürfte die Verbesserung des Wärmepumpenprozesses durch mehrfache Entgasung der armen Lösung auf unterschiedlichen Zwischen¬ drücken in Frage kommen.