203404. lajstromszámú szabadalom • Eljárás zeolit töltetű sequenciális munkaütemekben energetikailag összekapcsolt hőszivattyúk külső szárítóenergia-igényének csökkentésére
5 HU 203 404 B 6 lett még az 5 hulladékenergia forráshőjét is hasznosítottuk, ami 84 Wh/kg volt. Ennek következtében az energiai hatékonysági mutató A hatékonysági mutatószám a hőszivattyú gazdaságosságának egyik legfontosabb paramétere, mivel azt mutatja meg, hogy az értékes 4 külső hőenergia (primer energiaforrás) költsége azonos hőszivattyú teljesítmény mellett csökkenthető. A kompresszoros hőszivattyúknál (fordított fűtési körfolyamat) esetén lényegesen nagyobb e = 2-4 hányados érhető el, azonban csak elektromos energia hasznosításával, ami más fűtőanyagoknál általánosan 3-4-szer drágább. Azeolit-víz töltetű hőszivattyú füstgázokkal, gőzzel, vagyis olcsóbb energiaforrásokkal is üzemelhet, azonban a jelzett energetikai hatékonyság kis értéke miatt az olcsóbb energiaárak mellett is csak ritkán lenne gazdaságos. Ezért a találmány célját olyan körfolyamat kialakítása képezi, amelynél az energetikai hatékonyság, a hulladékenergiából hasznosítható hő mennyisége növelhető. A találmány szerinti eljárás a 2a, 2b, ill. 3a, 3b ábrák alapján szemléltethető. A 2a ábrán a találmány szerinti szerkezeti elrendezés látható, ahol két energetikailag összekapcsolt hőszivattyúval érzékelhető hővisszavezetést végzünk. A 2b ábra a 2a ábra folyamatábrája. A 3a ábra a találmány szerinti szerkezeti elrendezés ugyancsak két energetikailag összekapcsolt hőszivatytyújának kapcsolását szemlélteti egy további kiviteli példa kapcsán, ahol az egyik hőcserélőből a másik hőcserélőbe az érzékelhető hővisszanyerésén kívül rejtett hővisszavezetést is alkalmazunk. A 3b álra a 3a ábrának folyamatábrája. A 2a ábrán az I. II. hőszivattyúk láthatók oly módon összekötve, hogy az I. hőszivattyú 9 és 12 hőcserélői össze vannak kötve a II. hőcserélő 9 és 12 hőcserélőivel. A 2a ábra szerinti kapcsolási elrendezés ezen kapcsolástechnikai intézkedésen kívül azonos az la ábrán látható kapcsolási elrendezéssel. A találmányi gondolat lényege tehát az a felismerés, hogy a változó hőmérséklet és nyomásszinteken lejátszódó körfolyamatokban kiválaszthatók olyan szakaszok, amelyek között a hő átáramoltatása lehetséges oly módon, hogy a körfolyamat alacsonyabb hőmérsékletű szakaszába a 4 külső energiaforrás helyett az 1 zeolit töltetet egy magasabb hőmérsékleti szakaszról elvont 8a érzékelhető hőenergiával és 8b rejtett hőenergiával fűtjük. Ekkor ugyanis a 4 külső hőenergia forrásból bevezetett hőenergia mennyisége a hőszivattyúk azonos teljesítményét feltételezve csökkenthető volt, és ily módon az e hányados értéke a számláló növekedése következtében megnőtt. Az ismertetett körfolyamaton belüli hővisszavezetés azonban egy I. hőszivattyúval nem oldható meg, mivel annak szakaszos üzeme miatt a különböző üzemállapottúr időben eltolva követik egymást Ezért a visszavezetendő hőenergiát időlegesen vagy egy külön hőtárolóban tároljuk, vagy pedig célszerűen a hővisszavezetésre egy vagy több hasonlóan kialakított, azonban eltérő ütemekben működtetett hőszivattyúkat alkalmazunk. Ez az újabb hőszivattyú, illetőleg ennek beállítása azért is előnyös, mert általa/általuk a hőbevezetés és hőhasznosítás folyamatosabbá tehető. A hővisszavezetés másik műszaki feltétele, amely a jelenlegi ismert megoldásoknál teljességgel hiányzik, abban áll, hogy a különálló hővisszanyerő egységek között olyan energetikai kapcsolatot létesítünk, melynek segítségével az I. hőszivattyú 8a érzékelhető hőenergiája (hőmérsékletváltozással járó hőenergia) a II. hőszivattyú 1 zeolit töltetének felületi 12 hőcserélőn keresztül hasznosul. A vizsgált példát alapul véve megfigyelhető, hogy a „3” ütemben a lehűtendő zeolit kezdő (300 *C) és véghőmérsékélete (245 *C) továbbá a felszabaduló hőmennyiségek lehetővé teszik, hogy valamely „1” ütemben üzemelő hőszivattyú 1 zeolit töltetét felületi 12 hőcserélőből kialakított hőcserélő rendszer segítségével 100 *C-ióI 160 *C-ra 4 külső hőenergia forrása nélkül fűthetjük fel. Ehhez a megoldáshoz legalább két darab 12 hőcserélőből álló rendszerrel összekötött és eltérő ütem szerint vezérelt I. és II. hőszivattyúkat kell alkalmazni (lásd 2. ábra). A vezérlőrendszer azt kell biztosítsa, hogy amikor az egyik I. hőszivattyú az „1” ütemben van, akkor a másik II. hőszivattyú éppen a „3” ütemben legyen és hogy a hőcserélő rendszer ugyanakkor lépjen működésbe. A 8a érzékelhető hőenergia visszavezetése azonban nemcsak az „1” és ,3” ütemekben, hanem az „2” és „4” ütemek kezdetén is folytatódhat Ez azt jelenti, hogy az elpárolgási nyomás elérése után a hulladékhő által termelt vízgőz miatt az 1 zeolit töltetben felszabaduló energia egy részét nem hasznosítjuk (nem vezetjük el a körfolyamatból), hanem a hőmérsékleti viszonyok által megszabott határokon belül egy másik hőszivattyú töltetének további felfűtésére és szárítására hasznosítjuk (lásd „2/1” és „4/1” ütemek). A 2a és 2b ábrákon látható esetekben kb. 200 ”C jelentené azt a határhőmérsékletet, amelyre a melegebb I. hőszivattyú 1 zeolit töltete hűthető, illetve a hidegebb II. hőszivattyú felmelegíthető lenne. A 2b ábrán látható ütemek a következőek: „1” ütem: fűtés (kezdőpont) „2/1” ütem: fűtés és szárítás „4/1” ütemtől számítva az elpárolgó gőz hasznosításával. „2/2” ütem: fűtés és szárítás külső energiaforrással az elpárolgó gőz hasznosításával. „3” ütem: hűtés (hővisszavezetés „1” ütemre) „4/1” ütem: hűtés nedvesítéssel (hőszivattyú üzemmód első szakasza, hővisszavezetés „2” ütemre) „4/2” ütem: hűtés nedvesítéssel (hőszivattyú üzemmód második szakasza hőhasznosítással). A fönt ismertetett körfolyamatban hőhasznosítás a 2/1,2/2 és 4/2 ütemekben, külső hőbevezetés pedig csak 2/2 ütemben van. Abevezetett külső hő mennyisége 125 Wh/kg. Az elvezetett hasznos hő 209 Wh/kg. ami azt jelenti, hogy a hulladékhőből visszanyert hő hányada több mint 50%-kal (0,42-ről 0,67-re) nőtt Az energetikai hatékonyság további növelése a 8b rejtett hő visszavezetése által lehetséges. A 3a és 3b ábrák a 2a és 2b ábráktól abban térnek el, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
