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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser und eines Wärmeträgers für einen Heizkreislauf mit einem an eine Wärmepumpe angeschlossenen Spei- cherbehälter, der zwei über- und/oder ineinanderliegende, durch eine Warmetauscherfläche von- einander getrennte Speicherkammern einerseits für das Brauchwasser und anderseits für den Wärmeträger bildet.
Um einerseits Brauchwasser und anderseits den Wärmeträger eines Heizkreislaufes, üblicher- weise Heizwasser, über eine gemeinsame Wärmequelle zu erwärmen, werden Speicherbehälter mit zwei uber- und/oder ineinanderliegenden Speicherkammern eingesetzt, von denen die äussere bzw. untere für den Wärmeträger des Heizkreislaufes vorgesehene Speicherkammer einen Wär- metauscher zum Erwärmen des Wärmeträgers aufweist. Das Brauchwasser selbst wird über den erwärmten Wärmeträger des Heizkreislaufes erwärmt, und zwar durch Wärmeaustausch über die Trennwand zwischen den Speicherkammern, die somit eine entsprechende Wärmetauscherfläche bildet.
Solche Speicherbehälter bedingen eine Aufwärmung des Wärmeträgers über die geforderte Heisswassertemperatur des Brauchwassers hinaus, was beim Einsatz von Wärmepumpen als Wärmequellen wegen des erforderlichen, vergleichsweise hohen Temperaturhubes zu niedrigen Leistungsziffern führt. In diesem Zusammenhang ist ausserdem zu bedenken, dass insbesondere bei Niedertemperaturheizungen die für die Brauchwassererwärmung erforderliche hohe Tempe- ratur des Wärmeträgers für den Vorlauf des Heizkreislaufes gar nicht benötigt wird.
Um Brauchwasser und den Wärmeträger für einen Heizkreislauf vorteilhaft mit Hilfe einer So- laranlage erwärmen zu können, ist es bekannt (DE 44 11 352 C1), im oberen Teil des Speicherbe- hälters für den Wärmeträger eine Ringkammer für das Brauchwasser vorzusehen und den über einen Wärmetauscher von der Solaranlage her erwärmten Wärmeträger in die zentrale Durchtritts- öffnung der Ringkammer zu führen, so dass sich ein guter Wärmeübergang von dem erwärmten Wärmeträger auf das Brauchwasser über die innere Umfangswand der Ringkammer ergibt.
Da der in den Bereich der Ringkammer geführte Wärmeträger eine die geforderte Brauchwassertempe- ratur übersteigende Temperatur aufweisen muss, ergeben sich hinsichtlich der Wärmeverhältnisse die bereits geschilderten Nachteile, insbesondere für den Fall, dass der Heizkreislauf niedrigere Temperaturen des Wärmeträgers verlangt. Ähnliches gilt für eine andere bekannte Konstruktion (FR 2 668 818 A1), bei der ein Brauchwasserbehälter von oben in einen Speicherbehälter für den Wärmetrager eines Heizkreislaufes eingesetzt ist, wobei der Träger für den Heizkreislauf über unterschiedliche Wärmequellen, beispielsweise über Solaranlagen, Wärmepumpen oder elektn- sche Heizeinrichtungen erwärmt werden kann.
Die Ausnützung unterschiedlicher Wärmequellen für die Erwarmung des Warmeträgers ändert jedoch nichts an dem Umstand, dass zur Erwärmung des Brauchwassers der Wärmeträger für den Heizkreislauf über die geforderte Brauchwassertemperatur zu erwärmen ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erwärmen von Brauch- wasser und eines Wärmeträgers für einen Heizkreislauf der eingangs geschilderten Art mit einfa- chen Mittel so auszugestalten, dass auch unter Berücksichtigung von Niedertemperaturheizungen vorteilhafte Erwärmungsbedingungen, insbesondere für den Einsatz von Wärmepumpen als Wär- mequellen sichergestellt werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Speicherkammer für das Brauchwas- ser an die Wärmepumpe angeschlossen ist und dass die ober- bzw. ausserhalb der Speicherkam- mer für das Brauchwasser vorgesehene Speicherkammer für den Wärmeträger eine zusätzliche Heizeinnchtung für den Wärmeträger aufweist.
Durch die Anordnung der Speicherkammer für das Brauchwasser im unteren bzw. inneren Be- reich des Speicherbehälters und die unmittelbare Erwärmung des Brauchwassers über die Wär- mepumpe kann der durch die Wärmepumpe zu bewältigende Temperaturhub auf die geforderte Brauchwassertemperatur begrenzt werden, was eine Steigerung der Leistungsziffer erlaubt. Die Erwärmung des Wärmeträgers für den Heizkreislauf mit Hilfe des Brauchwassers über die Wärme- tauscherfläche zwischen den beiden Speicherkammern berücksichtigt in vorteilhafter Weise die Temperaturverhältnisse, insbesondere von Niedrigtemperaturheizungen, deren Vorlauftemperatu- ren deutlich unter der Brauchwassertemperatur liegen können.
Da ausserdem in der Speicherkam- mer für den Wärmeträger des Heizkreislaufes eine zusätzliche Heizeinrichtung vorgesehen ist, kann der Spitzenbedarf an Heizungswärme über diese zusätzliche Heizeinrichtung für den Wärme- trager abgedeckt werden, so dass die an die Speicherkammer für das Brauchwasser angeschlos-
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sene Wärmepumpe vorteilhaft für eine entsprechende Grundlast ausgelegt werden kann. Die Warmetauscherfläche zwischen den beiden Speicherkammern ist daher unter Berücksichtigung der Leistung der Wärmepumpe entsprechend dem Grundlastbedarf des Heizkreislaufes an Hei- zungswärme zu dimensionieren.
Obwohl die zusätzliche Heizeinrichtung für den Warmeträger des Heizkreislaufes je nach den vorhandenen Gegebenheiten unterschiedlich ausgeführt sein kann, ergeben sich besonders vor- teilhafte Erwärmungsbedingungen, wenn die obere bzw. äussere Speicherkammer an eine Wärme- pumpe als Heizeinrichtung angeschlossen ist, weil ja der für den Wärmetrager des Heizkreislaufes erforderliche Temperaturhub der Wärmepumpe, insbesondere bei Niedrigtemperaturheizungen vergleichsweise klein gehalten werden kann, was das Einhalten hoher Leistungsziffern für die Wärmepumpe erlaubt.
Da lediglich die Grundlast des Wärmebedarfs des Heizkreislaufes über die
Brauchwassererwärmung abgedeckt wird, kann während der Heizpenode die hauptsächliche
Heizarbeit durch die Wärmepumpe der zusätzlichen Heizeinrichtung geleistet werden, und zwar bei einem wärmepumpengerechten, niedrigen Temperaturhub und hoher Leistungsziffer.
Um für einen ausreichenden Warmeübergang zwischen den beiden Speicherkammern zur Ab- deckung der Heizungsgrundlast über die Brauchwassererwärmung zu sorgen, kann die Speicher- kammer für den Wärmeträger die Speicherkammer für das Brauchwasser zumindest in einem oberen Höhenbereich umschliessen, so dass die Wärmetauscherflache durch den von der Speicher- kammer für den Wärmeträger umschlossenen Bereich der Speicherkammer für das Brauchwasser vergrössert wird.
Diese Vergrösserung der Wärmetauscherfläche kann vor allem dann vorteilhaft für die Wärmeübertragung von Brauchwasser auf den Wärmeträger des Heizkreislaufes ausgenützt werden, wenn der Rücklauf des Heizkreislaufes tangential in den die Speicherkammer fur das Brauchwasser umschliessenden Unterteil der Speicherkammer für den Wärmeträger mündet, weil in diesem Fall dem kalten Wärmeträger aus dem Rücklauf des Heizkreislaufes eine Umlaufbewe- gung um die Speicherkammer für das Brauchwasser erteilt wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser und eines Wärmeträgers für einen Heizkreislauf in einem schematischen Schnitt durch den Speicherbehälter gezeigt.
Die Vorrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser und eines Wärmeträgers fur einen Heiz- kreislauf weist gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen stehenden Speicherbehälter 1 auf, der durch einen topfartigen Einsatz 2 in zwei der Höhe nach übereinanderliegende Speicher- kammern 3 und 4 unterteilt ist.
Während die untere Speicherkammer 3 zur Erwärmung des über eine Kaltwasserleitung 5 zugeführten und über eine Heisswasserleitung 6 entnehmbaren Brauch- wassers einen an eine nur blockschaltbildmässig angedeutete Wärmepumpe 7 angeschlossenen, durch den Kondensator der Wärmepumpe 7 gebildeten Wärmetauscher 8 aufweist, wird der Grundlastbedarf an Heizungswärme durch einen Wärmeaustausch zwischen dem erwärmten Brauchwasser in der Speicherkammer 3 und dem Wärmeträger des Heizkreislaufes in der Spei- cherkammer 4 uber die durch den topfartigen Einsatz 2 gebildete Wärmetauscherfläche 9 abge- deckt.
Durch den topfartigen, nach unten offenen Einsatz 2 ergibt sich zwischen dem Speicherbe- hälter 1 und der Umfangswand des Einsatzes 2 ein Ringkanal 10, mit dem die obere Speicherkam- mer 4 die untere Speicherkammer 3 in einem oberen Höhenbereich umschliesst Der Rucklauf 11 des Heizkreislaufes mündet im unteren Bereich dieses Ringkanales 10, und zwar entgegen der schematischen Darstellung tangential, so dass der kalte Wärmeträger des Heizkreislaufes im Ring- kanal 10 eine schraubenförmige Umlaufströmung erfährt, die vorteilhafte Voraussetzungen für den Warmeübergang vom Brauchwasser auf den Wärmeträger schafft Der erwärmte Wärmeträger wird über einen oberen Vorlauf 12 aus der Speicherkammer 4 entnommen.
Die Wärmepumpe 7 deckt nicht nur den Wärmebedarf für die Brauchwasseraufbereitung, son- dern auch den Warmebedarf für die Grundlast des Heizkreislaufes ab Zur Bereitstellung der für den Heizkreislauf benötigten, die Grundlast übersteigenden Warme ist die Speicherkammer 4 für den Wärmetrager des Heizkreislaufes mit einer zusätzlichen Heizeinnchtung 13 versehen, die vorteilhaft als Wärmepumpe 14 ausgeführt sein kann, die wie die Wärmepumpe 7 beispielsweise die fühlbare Wärme von Abluft ausnützt.
Der Kondensator dieser Wärmepumpe 14 dient wieder als Warmetauscher 15 zur Erwärmung des Wärmeträgers in der Speicherkammer 4, wobei aufgrund der vergleichsweise niedrigen Temperatur einer Niedertemperaturheizung der von der Wärme- pumpe 14 zu bewältigende Temperaturhub vorteilhaft klein ausfällt, was zu hohen Leistungsziffern
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führt Da die hauptsächliche Heizarbeit durch die zusätzliche Heizeinrichtung 13 geleistet wird, bedeutet dies, dass für den Heizbetrieb besonders günstige Betnebsvoraussetzungen für die War- mepumpe 14 geschaffen werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art mit einer Brauchwassererwärmung über den Wärmeträger des Heizkreislaufes ergeben sich aber auch für die Wärmepumpe 7 zum Aufbereiten des Brauchwassers wegen des geringeren Tempe- raturhubes gunstigere Betriebsbedingungen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt So könnte die Speicherkammer 3 für das Brauchwasser gänzlich innerhalb der Speicherkammer 4 für den Warmetrager des Heizkreislaufes angeordnet sein. Unabhängig davon ob die beiden Speicherkammern 3,4 über- oder ineinander angeordnet sind, werden für die Erwärmung mit Hilfe von Warmepumpen vorteilhafte Betriebsbedingungen geschaffen, weil der Wärmeträger für den Heizkreislauf über das Brauchwasser erwärmt wird. Die Abstrahlverluste können ausserdem klein gehalten werden, insbesondere wenn die Speicherkammer 4 für den Wärmeträger die Speicher- kammer 3 für das Brauchwasser zumindest teilweise umschliesst. Der kühlere Wärmeträger für den Heizkreislauf bestimmt ja in diesem Fall die Abstrahlverluste.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Erwarmen von Brauchwasser und eines Wärmeträgers für einen Heiz- kreislauf mit einem an eine Wärmepumpe angeschlossenen Speicherbehälter, der zwei über- und/oder ineinanderliegende, durch eine Wärmetauscherfläche voneinander ge- trennte Speicherkammern einerseits für das Brauchwasser und anderseits für den Wärme- träger bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (3) für das Brauchwasser an die Wärmepumpe (7) angeschlossen ist und dass die ober- bzw. ausserhalb der Spei- cherkammer (3) für das Brauchwasser vorgesehene Speicherkammer (4) für den Wärme- trager eine zusätzliche Heizeinrichtung (13) für den Wärmeträger aufweist.