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Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer, durch welche Elemente, die in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet sind, mittels des Kompressors ein Kältemittel förderbar ist, sowie mit einem
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der Speicher von einer Isolierung umgeben ist und der Kondensator im Speicher, der mit Leistungsanschlüssen ausgebildet ist, angeordnet ist.
Wärmepumpenanlagen gewinnen infolge der starken Energieverknappung und -verteuerung immer mehr an Bedeutung, da es durch ihren Einsatz möglich ist, die vorhandene Primärenergie,
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erhöhter Bedarf an Energie besteht.
Der verstärkte Einsatz von Wärmepumpenanlagen wird jedoch erst möglich sein, wenn einer-
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den und anderseits die Scheu auch der Fachleute auf dem Installationssektor vor diesem für die
Wärmeerzeugung neuen Grundprinzip abgebaut wurde.
Es ist bekannt, die Grundelemente einer Wärmepumpe, nämlich den Kompressor, das Expan- sionsventil und die zwei Wärmetauscher für die Energieübertragung in und aus dem Kältemittel- kreis-den Verdampfer und den Kondensator - zu einer kompakten Einheit zusammenzubauen und in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen. Gegebenenfalls sind auch die elektrischen Schalt-, Anzeige-und Bedienungselemente in diesem Gehäuse vorgesehen. Dabei sind vielfach die beiden Wärmetauscher als koaxial ineinander angeordnete Rohre ausgebildet, was-da eben zwei Wärmetauscher vorgesehen sind-bei deren üblicher Ausführung in Kupfer erhebliche Kosten verursacht.
Da der Kompressor als Kolbenverdichter gegen denjenigen Druck arbeitet, der sich im Kältemittelkreislauf durch die Temperaturverhältnisse einstellt und keinen bauartgegebenen Maximaldruck hat, muss er vor Überlastung geschützt werden, da bei fehlender Wärmeabfuhr im Kondensator infolge mangelnder Zirkulation die Kältemitteltemperatur und damit auch der Druck zu hoch ansteigen würden. Als Schutzmassnahme ist entweder die Überwachung der Temperatur und der Strömung oder direkt des Druckes mittels eines Druckschalters (Pressostat) möglich.
Bei der Anlagenplanung, d. h. bei sinnvoller Anpassung der Pumpe als Wärmespender an das Wärmeverteilsystem stellt sich in den meisten Fällen heraus, dass zu Zeiten, in denen der Wärmebedarf unter der Wärmeerzeugung liegt-d. s. bis zu 95% der Betriebszeit - das Wärmeverteilsystem, beispielsweise da das Warmwasser aus dem Vorlauf direkt in den Rücklauf geführt wird, die erzeugte Wärme nicht aufnehmen kann, wodurch die Wärmepumpe infolge der geringen Menge an bewegtem Wasser vom Thermostat laufend ein-und ausgeschaltet wird. Dies ist aber insofern nachteilig, als eine erhöhte Schalthäufigkeit die Lebensdauer des Kompressors der Wärmepumpe erheblich reduziert. Zudem verursacht die oftmalige Einschaltung des Kompressors einen wesentlichen Energieverlust.
Dieser Umstand tritt in gleicher Weise bei elektrisch-, gas-oder ölbetriebenen Wärmepumpen auf.
Um diese zumindest zeitweilig erhöhte Schalthäufigkeit zu vermeiden, ist es bekannt, in der Anlage als Bindeglied zwischen Wärmepumpen und Wärmeverteilsystem einen Pufferspeicher anzuordnen, der üblicherweise durch eine eigene Zirkulationspumpe gespeist wird und der die Wärme in Form von heissem Wasser an die verschiedenen Verbraucher abgibt. Eine übliche Dimensionierung dfes Pufferspeichers ergibt bei einer Schaltdifferenz des Steuerthermostaten von 2 bis 6 K bei gänzlich fehlender Wärmeentnahme eine Häufigkeit von 5 bis 10 Schaltungen je Stunde. Damit lässt sich zwar in der Praxis eine in bezug auf Lebensdauer und Energiebilanz vertretbare Schalthäufigkeit erzielen.
Allerdings wird neben einem erhöhten Investitionsaufwand für den Pufferspeicher mit einer Wärmeisolierung und einer Zirkulationspumpe ein höherer Montageaufwand und ein grösserer Platzbedarf der Anlage bestimmt.
Aus der DE-OS 2619722 ist eine Wärmepumpe bekannt, bei der radial ausserhalb des Kompressors Verdampferelemente angeordnet sind, die mittels eines axial gelagerten Ventilators radial von innen nach aussen von warmer Luft durchströmt werden. An den Kompressor bzw. an die Veriampferelemente radial anschliessend ist ein Wasserbehälter mit einem vom Kompressor gespeisten
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Kondensator angeordnet, der zur direkten Entnahme von warmem Nutzwasser dient.
Wenngleich auch bei dieser bekannten Wärmepumpe eine relativ kompakte Anordnung der einzelnen Elemente gegeben ist, ist diese insofern nachteilig, als der Kompressor, der einer Wartung bedarf, radial innerhalb des Verdampfers angeordnet ist, wodurch dessen Wartung bzw. dessen Auswechslung erschwert ist.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe für flüssige Wärmeträger zu schaffen, die einen möglichst kompakten Aufbau aufweist, ohne die Wartung von Bestandteilen zu erschweren, und die zudem in energiemässiger Hinsicht verbessert ist. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass der Speicher, der als Pufferspeicher dient, und die Isolierung vom Verdampfer umschlossen sind. Durch diese Anordnung werden die Wärmeverluste des Speichers vom Verdampfer aufgenommen.
Vorzugsweise sind in an sich bekannter Weise der Pufferspeicher als Kreiszylinder und der
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ineinander angeordnete Rohre gebildet, die den Hohlkörper bilden. Schliesslich können der vom Verdampfer umschlossene Pufferspeicher, der Kompressor und das Expansionsventil, gegebenenfalls mit Schalt-, Anzeige- und Steuerelementen, in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und kann im Pufferspeicher in an sich bekannter Weise ein Thermostat angeordnet sein.
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Wärmepumpenanlage und Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Pufferspeichers.
In Fig. l sind ein Kompressor --1--, durch den das Kältemittel verdichtet und dabei stark erhitzt wird, ein Kondensator --2--, der als Wärmetauscher die Wärme nach aussen abgibt, ein Expansionsventil --3--, das den Druck reduziert, und ein Verdampfer --4--, in dem als Wärmetauscher dem Kältemittel Wärme zugeführt wird, dargestellt. Die strichlierten Pfeile deuten die Richtung des Wärmeflusses an.
Die im Kondensator --2-- abgegebene Wärme wird in einem Kreislauf, bestehend aus dem Kondensator --2--, einer Speicherladepumpe --5-- und einem Pufferspeicher --6-- an diesen abgegeben und steht im Pufferspeicher --6-- als heisses Wasser zur Verfügung, das bei Bedarf durch Zirkulationspumpen --7-- Wärmeverteilsystemen, wie einer Heizung --8-- bzw. einem Warmwasserboiler - -9--, zugeführt wird. Durch einen Thermostat --10-- wird die Betriebsweise des Kompressors - gesteuert, um im Pufferspeicher --6-- ein konstantes Temperaturniveau aufrechtzuerhalten. Ein Druckwächter --11-- schützt den Kompressor-l-bei fehlender Wärmeabfuhr im Kondensator - vor zu hohem Druck.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemässer Pufferspeicher --6-- dargestellt. Dieser besteht aus einem vorzugsweise zylindrischen Gehäuse --12--, das an seiner Unterseite unter Zwischenlage einer Dichtung --18-- mittels einer Abdeckung --19-- verschlossen ist. Der Pufferspeicher --6-- ist mit einem
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eine Rohrschlange --13--, deren Anschlussrohre --14 und 15-nach aussen geführt und an den Kompressor-l-bzw. das Expansionsventil --3-- angeschlossen sind. Weiters münden im Inneren des Pufferspeichers --6-- Anschlussrohre --16 und 17--, die zu mindestens einem Wärmeverteilsystem führen.
Das Gehäuse --12-- des Pufferspeichers --6-- ist an seiner Mantelfläche von einer Isolierung --20-- umgeben. Ausserhalb dieser Isolierung --20-- befindet sich ein schraubenlinig verlaufendes Rohrsystem --21--, das durch zwei koaxial ineinander angeordnete Rohre ---21a, 21b-- ge- bildet ist. Am Pufferspeicher --6-- ist weiters ein Thermostat --10-- vorgesehen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt :
Vom Kompressor-l-wird über die Leitung --14-- der Rohrschlange --13-- das komprimierte und daher warme Kältemittel zugeführt, dessen Wärme im Pufferspeicher --6-- an die in diesem befindliche Flüssigkeit abgegeben wird. Das abgekühlte Kältemedium wird über die Rohrleitung - 15-dem Expansionsventil-3-zugeleitet und gelangt von diesem in den Verdampfer --4--, von dem es an den Kompressor-l-abgegeben wird. Der im Pufferspeicher --6-- befindliche erwärmte Wärmeträger wird über die Rohrleitung --16--, deren Mündung sich im oberen Bereich des Pufferspeichers --6-- befindet, abgegeben und gelangt von diesem zu mindestens einem Wärmever-
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