146219. lajstromszámú szabadalom • Hőszivattyú

Megjelent: 1960. február 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.219 SZÁM 17. a. OSZTÁLY — HE—255. ALAPSZÁM Hőszivattyú A Magyar Állam, mint a feltalálók: dr. Heller László és dr. Faragó Gyula oki. gépészmérnökök, budapesti lakosok jogutódja A bejelentés napja: 1955. december 2. Köztudomású, hogy a hőszivattyú termodinamikai vonatkozásban elvileg nem különbözik a hűtőgéptől, mindkettőben alacsony hőfokszinten elvont hőt külső energia bevezetésével magasabb hőfokszintre emelnek, amelyet azután a bevezetett energia hőegyenértékével együtt vízzel, vagy levegővel vezetnek el. Mind a hőszivattyú, mind a hűtőgép lényegében hasonló berendezési tárgyakból áll; az elnevezés különbsége csupán az alkalmazás különbségéből ered. A hűtőberendezés lényeges jellemzője az, hogy kizárólag hideget termel, míg a magasabb hőfokszinten elvezetett hő általában felhasználatlanul marad., Ezzel szemben a hőszivattyúban a magasabb hőfokszinten elvezetett hőt használják fel, míg az alacsony hőfokszinten levő hőforrás lehűlését általában nem hasznosítják. A kétféle berendezés rendeltetésének ebből a különbségéből erednek a termikus körfolyamatokban mutatkozó különböző hőmérsékletek és nyomások. A hőszivattyú alkalmazása gazdaságosnak mutatkozik abban az esetben, ha nemcsak a termelt hideg, vagy hő, hanem mindkettő egyidejűleg hasznosítható, ami főként a hűtőházakban történhet előnyösen. Ezekben ugyanis a termelt hideg a hűtő- és a fagyasztótermek hűtésére szolgál, míg a termelt hő az irodahelyiségek, gépház, szociális létesítmények és lakások fűtésére hasznosítható. Miután a hűtőgép természeténél fogva már önmagában is bizonyos hulladékhőt termel, nevezetesen a kondenzátorban leadott hőt, a hőszivattyú feladata csupán az, hogy az általában alacsony hőfokszinten levő hulldékhőt (20—30 C°) fűtésre alkalmas magasabb hőfokszintre emelje. Ezzel a hőszivattyú alkalmazásának gazdaságossági képe mindkét lényeges tekintetben válik egyszerre kedvezőbbé, éspedig mind a beruházási, mind az energiafogyasztás költségei tekintetében. Ha ugyanis a hűtőberendezést a fűtőigénytől függetlenül amúgy is meg kell valósítani, annak lényegében egy sorbakapcsolt kompresszorral való, fűtésre alkalmas kiegészítése a szokványos hőszivattyús rendszerű fűtőberendezés beruházási költségének csak töredékét teszi ki, tekintettel arra, hogy a berendezés túlnyomó része a hűtőtelepben amúgy is megvalósul. Mindezek ellenére a hőszivattyús rendszerű fűtés alkalmazása hűtőberendezésekkel, illetve hűtőházakkal kapcsolatban sem terjedt el, aminek az a magyarázata, hogy az eddig ismert berendezésekben annak a problémának a megoldása, hogy a hőszivattyú mindenkori teljesítményét egybehangolják egyrészt a hűtőteljesítménnyel, másrészt a fűtőigénnyel, különleges szabályozó- és biztonsági készülékkel ellátott, igen komplikált berendezéseket eredményezett. Azonkívül pedig, ha a pillanatnyi hűtőteljesítmény és kompresszormunka hőegyenértékének együttes teljesítménye a fűtőszükségletnél kevesebb volt, egyéb fajtájú pótfűtésről kellett gondoskodni. Nyilvánvaló, hogy a hűtőszükséglet ingadozása folytán ezzel a körülménnyel minden hűtőüzemben számolni kell, sőt azzal is, hogy a hűtés olykor éppenséggel szünetel. Ezért a hőszivattyú mellett teljes értékű pótfűtésről (gőz stb.) is kellett gondoskodni és az erre szolgáló berendezés annyira növelte a beruházási költségeket, hogy a hőszivattyús rendszerű fűtés gazdaságossága, az egyéb kedvező körülmények ellenére problematikussá vált. Ezeknek a hátrányoknak kiküszöbölését célozza a találmány szerinti eljárás és berendezés, amelylyel lehetővé tesszük, hogy a hőszivattyú a kívánt fűtőszükségletet abban az esetben is fedezze, ha azzal egyidejűleg a hűtőteljesítmény és a kompresszormunka hőegyenértékének együttes hőmennyisége a szükségesnél kisebb. Továbbá, hogy az egyensúlyi állapotot minden eshetőségre automatikusan biztosítsa, tehát, a hűtőteljesítmény a fűtőszükségletnél nagyobb, vagy azt éppen kielégíti, vagy ha annál kisebb; végül abban az esetben is, ha a hűtőberendezés teljesen leállna. További célja a találmánynak, hogy a hőszivattyú az említett feladatát különösebb szabályozó szerv, vagy átkapcsolások nélkül, egyedül a hőhatások révén önműködőlég lássa el. Az 1. ábra a berendezés hőkapcsolását mutatja vázlatosan. A 2. ábra a berendezés körfolyamatát szemlélteti a hőfok-entrópia-diagramban. Az a alsófokozati kompresszorok a hűtőberendezés elpárologtatóiból szállítják a hűtőközeg-gőzt a b hőcserélőbe, amely a hűtőteljesítménytől füg-