AT505552B1 - Anlage zum erwärmen einerseits von brauchwasser und anderseits eines wärmeträgers für eine heizung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Erwärmen einerseits von Brauchwasser und anderseits eines Wärmeträgers für eine Heizung mit einer Wärmepumpe zum Erwärmen des Wärmeträgers, mit einem an die Wärmepumpe angeschlossenen, über einen Vorlauf und einen Rücklauf mit wenigstens einem Heizkreis verbundenen Speicher für den Wärmeträger und mit einem im Speicher eingesetzten Wärmetauscher für das Brauchwasser.

Da insbesondere Niedertemperaturheizungen ein geringeres Temperaturniveau voraussetzen, als für die Erwärmung von Brauchwasser erforderlich ist, werden sogenannte Schichtspeicher für den erwärmten Wärmeträger eingesetzt, sodass die wärmeren Schichten des Wärmeträgers im oberen Bereich des Speichers für die Erwärmung von Brauchwasser im Wärmeaustausch genützt werden können, während der Heizungsvorlauf im Bereich einer niedrigeren Temperaturschicht an den Speicher angeschlossen wird. Voraussetzung für einen ordnungsgemäßen Speicherbetrieb ist allerdings, dass die Temperaturschichtung beim Laden des Speichers möglichst erhalten bleibt. Wird der Speicher über eine Wärmepumpe geladen, so kann die Temperaturschichtung selbst beim Einsatz von die Temperaturschichtung unterstützenden Schichtblechen nicht aufrecht erhalten werden, weil der Wirkungsgrad von Wärmepumpen unter anderem von der Durchflussmenge des zu erwärmenden Wärmeträgers abhängt und die dadurch bedingte Strömung des Wärmeträgers innerhalb des Speichers eine Verwirbelung der Temperaturschichten mit sich bringt.

Bei Anlagen zum Erwärmen einerseits von Brauchwasser und anderseits eines Wärmeträgers für eine Heizung einerseits mit einem Heizkessel und anderseits mit einer Wärmepumpe ist es darüber hinaus bekannt (DE 38 09 251 A1), einen Speicher mit zwei voneinander gesonderten Abschnitten für das Heizwasser und das Brauchwasser vorzusehen, wobei die Ladekreise dieser beiden Speicherabschnitte über ein Dreiwegeventil wahlweise vom Kessel oder von der Wärmepumpe gespeist werden. Das Dreiwegeventil wirkt dabei als Umschaltventil, das im unerregten Zustand den Ladekreis für den oberen, an den Heizkreis angeschlossenen Speicherabschnitt offen hält und im erregten Zustand den Ladekreis für das Brauchwasser öffnet. Nachteilig ist dabei, dass die Wärmeerzeuger zum Laden der beiden Speicherabschnitte mit unterschiedlichem Temperaturniveau gefahren werden müssen, was sich auf den Wirkungsgrad insbesondere der Wärmepumpe nachteilig auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs geschilderten Art zum Erwärmen einerseits von Brauchwasser und anderseits eines Wärmeträgers für eine Heizung so auszugestalten, dass bei einem guten Wirkungsgrad für die Wärmepumpe vorteilhafte Temperaturverhältnisse sowohl für die Heizung als auch für die Brauchwassererwärmung sichergestellt werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Speicher zwei voneinander durch eine Trennwand hydraulisch separierte, übereinanderliegende Speicherabschnitte aufweist, von denen der obere den Wärmetauscher für das Brauchwasser aufnimmt und der untere mit dem Heizkreis verbunden ist, und dass beide über Zweigleitungen an den Vorlauf und an den Rücklauf der Wärmepumpe angeschlossenen Speicherabschnitte über einen Mengenteiler mit dem Wärmeträger beaufschlagbar sind.

Durch das Vorsehen von zwei durch eine Trennwand hydraulisch separierten Speicherabschnitten können in den Speicherabschnitten voneinander unabhängige Temperaturschichtungen erreicht werden, die auf das jeweilige Temperaturniveau für die Brauchwassererwärmung bzw. für den Heizkreis eingestellt werden. Das voneinander unabhängige Laden der beiden Speicherabschnitte erfolgt über zwei parallele, an die Wärmepumpe angeschlossene Ladekreise, die durch an den Vorlauf und den Rücklauf der Wärmepumpe angeschlossene, mit den beiden Speicherabschnitten entsprechend verbundene Zweigleitungen gebildet werden. Die Aufteilung des erwärmten Wärmeträgers auf die beiden Speicherabschnitte in Abhängigkeit vom jeweiligen Wärmebedarf kann in einfacher Weise mit Hilfe eines Mengenteilers vorgenommen werden, über den die Zweigleitungen für den erwärmten Wärmeträger an den gemeinsamen 3 AT 505 552 B1

Vorlauf der Wärmepumpe angeschlossen sind. Die Rücklaufmengen des Wärmeträgers aus den Speicherabschnitten bedürfen keiner Steuerung, weil sie von den Vorlaufmengen unmittelbar abhängen.

Mit den voneinander getrennten, über parallele Ladekreise je für sich ladbaren Speicherabschnitten können somit vorteilhafte Temperaturbedingungen einerseits für die Brauchwassererwärmung und anderseits für die Erwärmung des Wärmeträgers für die Heizung eingehalten werden, ohne auf eine für einen guten Wirkungsgrad der Wärmepumpe erforderliche Durchflussmenge des Wärmeträgers durch den Kondensator der Wärmepumpe verzichten zu müssen. Darüber hinaus bieten die parallelen Ladekreise für die beiden Speicherabschnitte eine günstige Möglichkeit, einen Sonnenkollektor in die Ladung der Speicherabschnitte einzubeziehen, weil lediglich der Vorlauf des Sonnenkollektors wie dessen Rücklauf über je zwei Zweigleitungen mit den entsprechenden Zweigleitungen der an die Wärmepumpe angeschlossenen Ladekreise zu verbinden sind. Die Mengenaufteilung des über den Sonnenkollektor erwärmenden Wärmeträgers auf die beiden Ladekreise kann wiederum über einen Mengenteiler erfolgen, über den der Vorlauf des Sonnenkollektors an die zugehörigen Zweigleitungen angeschlossen wird.

Die sowohl der Wärmepumpe als auch dem Sonnenkollektor zugehörigen Mengenteiler können aus einem den Vorlauf der Wärmepumpe bzw. des Sonnenkollektors mit den zugehörigen Zweigleitungen verbindenden Dreiwegeventilen bestehen, was einfache Konstruktionsverhältnisse schafft.

Aufgrund unterschiedlicher Temperaturverhältnisse können in den voneinander getrennten Speicherabschnitten unterschiedliche Druckverhältnisse auftreten, die nachteilige Belastungsverhältnisse für den Speicherbehälter nach sich ziehen. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann zwischen den beiden Speicherabschnitten ein Druckausgleichsventil vorgesehen sein. Damit eine gegenseitige Temperaturbeeinflussung der beiden Speicherabschnitte über die sie voneinander abgrenzende Trennwand unterbunden wird, kann diese Trennwand außerdem eine Wärmeisolierung aufweisen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Anlage zum Erwärmen einerseits von Brauchwasser und anderseits eines Wärmeträgers für eine Heizung in einem schematischen Blockschaltbild gezeigt.

Die dargestellte Anlage zum Erwärmen einerseits eines Wärmeträgers für eine Heizung und anderseits von Brauchwasser weist eine Wärmepumpe 1 zum Laden eines Speichers 2 auf, der der Höhe nach durch eine Trennwand 3 in zwei übereinanderliegende, voneinander getrennte Speicherabschnitte 4 und 5 unterteilt ist. An dem unteren Speicherabschnitt 4 sind der Vorlauf 6 und der Rücklauf 7 von Heizkreisen 8 angeschlossen, deren Kreislaufpumpen mit 9 bezeichnet sind.

Im oberen Speicherabschnitt 5 ist ein mit einem Kaltwasseranschluss 10 und einem Warmwasseranschluss 11 versehener Wärmetauscher 12 vorgesehen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines Speicherbehälters ausgeführt ist, aber auch durch einen Wärmetauscher beispielsweise in Form einer Rohrwendel ersetzt werden kann. Zum Laden der Speicherabschnitte 4 und 5 sind zwei parallele, je an den Vorlauf 13 und an den Rücklauf 14 der Wärmepumpe 1 angeschlossene Ladekreise 15 und 16 vorgesehen. Zu diesem Zweck sind an den Vorlauf 13 der Wärmepumpe 1 über einen Mengenteiler 17 zwei Zweigleitungen 18, 19 angeschlossen, die in einem oberen Bereich der Speicherabschnitte 4 bzw. 5 münden. Die Rückführung des Wärmeträgers aus diesen Speicherabschnitten 4 und 5 erfolgt über Zweigleitungen 20 und 21, die sich im Rücklauf 14 vereinigen, in dem eine Ladepumpe 22 vorgesehen ist. Zufolge dieser Maßnahmen können in Abhängigkeit von der Ansteuerung des vorzugsweise als Dreiwegeventil ausgebildeten Mengenteilers 17 die beiden Speicherabschnitte 4 und 5 voneinander unabhängig geladen werden, und zwar mit jeweils unterschiedlichen, an den jewei-

Claims (4)

1. 4 AT 505 552 B1 ligen Wärmebedarf angepassten Temperaturniveaus, sodass das für den Vorlauf 6 der Heizkreise 8 niedrigere Temperaturniveau des Speicherabschnittes 4 die Temperaturschichtung innerhalb des Speicherabschnittes 5 nicht stören kann, in dem für die Brauchwassererwärmung ein höheres Temperaturniveau des Wärmeträgers erforderlich ist. Gegebenenfalls kann die Trennwand 3 mit einer Wärmeisolierung versehen werden, um einen Wärmeübergang zwischen den Speicherabschnitten 4 und 5 über die Trennwand 3 zu unterbinden. Zum Druckausgleich zwischen den Speicherabschnitten 4 und 5 aufgrund unterschiedlicher Temperaturverhältnisse ist in der Trennwand 3 ein Druckausgleichsventil 23 vorgesehen. Die dargestellt Anlage eignet sich auch vorteilhaft zur Einbindung eines Sonnenkollektors 24 zum getrennten Laden der beiden Speicherabschnitte 4, 5. Zu diesem Zweck braucht der beispielsweise über einen Wärmetauscher 25 an den Sonnenkollektor 24 angeschlossene Vorlauf 26 des Sonnenkollektors 24 entsprechend den Ladekreisen 15 und 16 über einen Mengenteiler 27 lediglich in zwei Zweigleitungen 28 und 29 aufgeteilt zu werden, die mit den Zweigleitungen 18 und 19 der Ladekreise 15 und 16 verbunden sind. Die Rückleitung des über den Sonnenkollektor 24 erwärmten Wärmeträgers erfolgt vorzugsweise über den an die Zweigleitungen 20, 21 des Rücklaufs 14 der Wärmepumpe 1 angeschlossenen Rücklauf 30 des Sonnenkollektors 24. Die Ladepumpe für den Ladekreis des Sonnenkollektors 24 ist mit 31 bezeichnet. Über den Mengenteiler 27 können daher in analoger Weise wie über den Mengenteiler 17 die Speicherabschnitte 4 und 5 über den Sonnenkollektor 24 geladen werden. Patentansprüche: 1. Anlage zum Erwärmen einerseits von Brauchwasser und anderseits eines Wärmeträgers eine Heizung mit einer Wärmepumpe zum Erwärmen des Wärmeträgers, mit einem an die Wärmepumpe angeschlossenen, über einen Vorlauf und einen Rücklauf mit wenigstens einem Heizkreis verbundenen Speicher für den Wärmeträger und mit einem im Speicher eingesetzten Wärmetauscher für das Brauchwasser, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (2) zwei voneinander durch eine Trennwand (3) hydraulisch separierte, übereinanderliegende Speicherabschnitte (4, 5) aufweist, von denen der obere den Wärmetauscher (12) für das Brauchwasser aufnimmt und der untere mit dem Heizkreis (8) verbunden ist, und dass beide über Zweigleitungen (18, 19 bzw. 20, 21) an den Vorlauf (13) und an den Rücklauf (14) der Wärmepumpe (1) angeschlossenen Speicherabschnitte (4, 5) über einen Mengenteiler (17) mit dem Wärmeträger beaufschlagbar sind.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenteiler (17) aus einem den Vorlauf (13) der Wärmepumpe (1) mit den ihm zugehörigen Zweigleitungen (18, 19) verbindenden Dreiwegeventil besteht.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Speicherabschnitten (4, 5) ein Druckausgleichsventil (23) vorgesehen ist.
4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (3) zwischen den beiden Speicherabschnitten (4, 5) eine Wärmeisolierung aufweist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen