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PATENTANSPRÜCHE
1. Wärmepumpenanlage für kombinierte Wärme- und Kälteerzeugung mit einem Warmwasserspeicher, der eine Kaltwasserzu- und eine Warmwasserabfuhrleitung ausweist, wobei der Kondensator der Wärmepumpe eine in der Nähe der Kaltwasserzufuhrleitung im Warmwasserspeicher angeordnete Rohrschlange ist, und mit einem im zu kühlenden Objekt angeordneten Verdampfer sowie mit einem geschlossenen Kreislaufsystem für das Kühlmittel, das durch einen Kompressor in Umlauf gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe des Kondensators (4) eine zusätzliche Warmwasserentnahmeleitung (10) an den Warmwasserspeicher angeschlossen ist, die durch ein Ventil (11) absperrbar ist.
2. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) der zusätzlichen Warmwas serentnahmeleitung (10) als ein Absperrventil ausgebildet ist, das vom Druck in der Kühlmittelleitung (6) gesteuert wird, die vom Kompressor (9) zum Kondensator (4) führt.
3. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwassereinspeisung (2) bis unmittelbar unter den Kondensator (4) geführt ist.
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage für kombinierte Wärme- und Kälteerzeugung mit einem Warmwasserspeicher, der eine Kaltwasserzu- und eine Warmwasser abfuhrleitung aufweist, wobei der Kondensator der Wärmepumpe eine in der Nähe der Kaltwasserzufuhrleitung im Warmwasserspeicher angeordnete Rohrschlange ist, und mit einem im zu kühlenden Objekt angeordneten Verdampfer, sowie mit einem geschlossenen Kreislaufsystem für das Kühlmittel, das durch einen Kompressor in Umlauf gesetzt wird.
Wärmepumpenanlagen dieser Art sind bereits bekannt.
Da Wärmepumpen je nach Einsatz als Wärme- oder Kälteerzeuger verwendet werden können, war es naheliegend, in Betrieben, die gleichzeitig Kühlräume und Warmwassererzeuger benötigen, beide Seiten der Wärmepumpenanlage nutzbringend anzuwenden.
Da im Berieb normalerweise der Wärmebedarf nicht genagt dem Kältebedarf entspricht, wurde durch Zusatzeinrichtunger dafür gesorgt, dass die Unterschiede ausgeglichen werden können. Bei ungenügender Wärmeerzeugung durch den Kondensator der Wärmepumpe wurde z. B. die Warmwassererzeugung durch eine Zusatzheizung im Warmwasserspeicher unterstützt.
Ist der Warmwasserbedarf für die Abführung der aus der Kälteerzeuger anfallenden Wärme zu klein, so muss die Überschusswärme durch zusätzliche Kondensatoren mit Luftoder Wasserkühlung aus dem Kühlmittelkreislauf abgeführt werden. Solche Zusatzkondensatoren erfordern jedoch erheblichen baulichen Mehraufwand.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufwand bei der Erstellung von Wärmepumpenanlagen der eingangs genannten Art dadurch zu reduzieren, dass der Einbau von Zusatzkondensatoren überflüssig wird, ohne den Kühlwasserbedarf merkbar ansteigen zu lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der Nähe des Kondensators eine zusätzliche Warmwasserentnahmeleitung an den Warmwasserspeicher angeschlossen ist, die durch ein Ventil absperrbar ist. Diese zusätzliche Warmwasserentnahme erfolgt zweckmässigerweise unmittelbar oberhalb der Kondensatorschlange.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass bei am Kondensator anfallender Überschusswärme die zusätzliche Warm wasserentnahmeleitung geöffnet werden kann. Das heraus fliessende Wasser wird dann im Speicher durch aus der Speiseleitung nachfliessendes Kaltwasser ersetzt, wodurch der Kondensator gekühlt wird.
Um einen automatischen Betrieb der Anlage zu ermöglichen, ist es zweckmässig, das Ventil der zusätzlichen Warmwasserentnahmeleitung als ein Absperrventil auszubilden, das vom Druck in der Kühlmittelleitung gesteuert wird, die vom Kompressor zum Kondensator führt.
Ferner kann die Kaltwassereinspeisung bis unmittelbar unter den Kondensator in den Warmwasserspeicher geführt sein, wodurch ein schnelleres Einsetzen der Kühlwirkung und somit eine kleinere Wasserentnahme erzielt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Wärmepumpenanlage ist in der Zeichnung 1 dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschema.
Fig. 2 den unteren Teil des Warmwasserspeichers einer Variante.
Die Anlage weist einen Warmwasserspeicher in Form eines Druckboilers 1 auf, dem durch eine Speiseleitung 2 kaltes Wasser zugeführt wird. Das erwärmte Wasser wird durch eine Leitung 3 abgeführt. Im unteren Teil des Boilers 1 ist eine Rohrschlange eingebaut, die als Kondensator 4 einer Wärmepumpe dient. Der Kondensator 4 bildet das primäre Heizelement des Boilers 1 und ist über die Leitungen 5 und 6 mit einem Verdampfer 7 verbunden, der das Kühlelement für einen Kühlraum 8 bildet. In der Leitung 6 ist in bekannter Weise ein Kältekompressor 9 angeordnet, der das in Dampfform aus dem Verdampfer 7 angesaugte Kühlmittel verdichtet. Das Kühlmittel wird dann im Kondensator 4 abgekühlt und kondensiert und fliesst in flüssiger Form durch die Leitung 5 wieder zum Verdampfer 7.
Im oberen Teil des Boilers 1 ist eine elektrische Zusatzheizung 16 angeordnet, die eingeschaltet wird, wenn die vom Kondensator 4 abgegebene Wärme nicht genügt, um den Warmwasserbedarf zu decken.
Wärmepumpenanlagen der beschriebenen Art sind bekannt. Um bei geringem Warmwasserverbrauch die dem Kühlraum entzogene Überschusswärme abzuführen, musste bisher zwischen den Leitungen 5 und 6 ein Zusatzkondensator mit Luft- oder Wasserkühlung eingebaut werden. Bei der vorliegenden Anlage ist dagegen lediglich eine zusätzliche Warmwasserentnahmeleitung 10 an den Boiler 1 angeschlossen, und zwar im Bereiche der den Kondensator 4 bildenden Rohrschlange, vorzugsweise etwas oberhalb derselben. In der Leitung 10 ist ein Absperrventil 11 angeordnet, das z. B. als druckgesteuertes 2/2 Wegeventil ausgebildet sein kann. Es ist über eine Druckleitung 12 mit der Leitung 6 verbunden.
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Bei ungenügender Wärmeerzeugung durch den Kondensator 4 wird automatisch die Zusatzheizung 16 eingeschaltet. Wird jedoch wenig Warmwasser benötigt, was eine Erhöhung der Temperatur des Wassers im Boiler 1 und im Kondensator 4 zur Folge hat, muss der letztere zusätzlich gekühlt werden. Eine Erhöhung der Temperatur des Kondensators 4 hat auch eine Erhöhung des Druckes in der Leitung 6 zur Folge. Durch den erhöhten Druck wird das Ventil 11 geöffnet. Es fliesst nun warmes Boilerwasser durch die Leitung 10, z. B. ins Freie. Gleichzeitig wird nun aber durch die Speiseleitung 2 kaltes Wasser in den Boiler 1 eingeführt, das den Kondensator 4 abkühlt, was auch ein Absinken des Druckes in der Leitung 6 zur Folge hat. Das Ventil 11 wird dadurch wieder geschlossen.
Auf diese Weise wird automatisch nur die jeweilige Überschusswärme abgeführt.
Für Boiler 1 mit grossem Warmwasserinhalt kann die Kaltwassereinspeisung 2 nach Fig. 2 zur Beschleunigung der Kühlung des Kondensators 4 bis unmittelbar unterhalb desselben geführt werden.
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PATENT CLAIMS
1.Heat pump system for combined heat and cold generation with a hot water tank which has a cold water supply and a hot water discharge line, the condenser of the heat pump being a pipe coil arranged in the vicinity of the cold water supply line in the hot water tank, and with an evaporator arranged in the object to be cooled and with A closed circuit system for the coolant, which is circulated by a compressor, characterized in that in the vicinity of the condenser (4) an additional hot water extraction line (10) is connected to the hot water tank, which can be shut off by a valve (11).
2. Heat pump system according to claim 1, characterized in that the valve (11) of the additional hot water extraction line (10) is designed as a shut-off valve which is controlled by the pressure in the coolant line (6), which is from the compressor (9) to the condenser ( 4) leads.
3. Heat pump system according to claim 1, characterized in that the cold water feed (2) is guided up to directly under the condenser (4).
The invention relates to a heat pump system for combined heat and cold generation with a hot water tank, which has a cold water supply and a hot water discharge line, the condenser of the heat pump being a pipe coil arranged in the vicinity of the cold water supply line in the hot water tank, and with an object to be cooled Evaporator, as well as with a closed circuit system for the coolant, which is circulated by a compressor.
Heat pump systems of this type are already known.
Since heat pumps can be used as heat or cooling generators depending on the application, it was only natural to use both sides of the heat pump system in companies that need cooling rooms and hot water generators at the same time.
Since the heating requirement does not normally correspond to the cooling requirement when gnawed, additional equipment ensures that the differences can be compensated for. With insufficient heat generation by the condenser of the heat pump z. B. supports hot water generation by additional heating in the hot water tank.
If the hot water requirement is too small to dissipate the heat generated by the refrigeration generator, the excess heat must be removed from the coolant circuit using additional condensers with air or water cooling. However, such additional capacitors require considerable additional construction work.
It is an object of the invention to reduce the outlay in the construction of heat pump systems of the type mentioned at the outset by making the installation of additional condensers superfluous without noticeably increasing the cooling water requirement.
This object is achieved according to the invention in that an additional hot water extraction line is connected to the hot water tank in the vicinity of the condenser and can be shut off by a valve. This additional hot water is conveniently taken directly above the condenser coil.
This design ensures that the additional hot water supply line can be opened when excess heat accumulates on the condenser. The water flowing out is then replaced in the storage tank by cold water flowing in from the feed line, as a result of which the condenser is cooled.
In order to enable automatic operation of the system, it is expedient to design the valve of the additional hot water extraction line as a shut-off valve which is controlled by the pressure in the coolant line, which leads from the compressor to the condenser.
Furthermore, the cold water feed can be led up to directly under the condenser in the hot water tank, whereby a faster onset of the cooling effect and thus a smaller water withdrawal can be achieved.
An embodiment of the heat pump system according to the invention is shown in the drawing 1. Show it:
Fig. 1 is a schematic diagram.
Fig. 2 shows the lower part of the hot water tank of a variant.
The system has a hot water tank in the form of a pressure boiler 1, to which cold water is supplied through a feed line 2. The heated water is discharged through a line 3. In the lower part of the boiler 1, a coil is installed, which serves as a condenser 4 of a heat pump. The condenser 4 forms the primary heating element of the boiler 1 and is connected via lines 5 and 6 to an evaporator 7, which forms the cooling element for a cooling space 8. In line 6, a refrigeration compressor 9 is arranged in a known manner, which compresses the refrigerant drawn in vapor form from the evaporator 7. The coolant is then cooled and condensed in the condenser 4 and flows in liquid form through the line 5 back to the evaporator 7.
In the upper part of the boiler 1 there is an additional electrical heater 16 which is switched on when the heat emitted by the condenser 4 is not sufficient to cover the hot water requirement.
Heat pump systems of the type described are known. In order to dissipate the excess heat withdrawn from the cold room with low hot water consumption, an additional condenser with air or water cooling had to be installed between lines 5 and 6. In the present system, on the other hand, only an additional hot water extraction line 10 is connected to the boiler 1, specifically in the region of the pipe coil forming the condenser 4, preferably somewhat above it. In the line 10, a shut-off valve 11 is arranged, the z. B. can be designed as a pressure-controlled 2/2 way valve. It is connected to line 6 via a pressure line 12.
The system works as follows: If the condenser 4 generates insufficient heat, the additional heater 16 is automatically switched on. However, if little hot water is required, which results in an increase in the temperature of the water in the boiler 1 and in the condenser 4, the latter must be additionally cooled. An increase in the temperature of the condenser 4 also results in an increase in the pressure in the line 6. The valve 11 is opened by the increased pressure. Warm boiler water now flows through line 10, e.g. B. outdoors. At the same time, however, cold water is introduced through the feed line 2 into the boiler 1, which cools the condenser 4, which also results in a drop in the pressure in the line 6. The valve 11 is closed again.
In this way, only the respective excess heat is automatically dissipated.
For boilers 1 with a large hot water content, the cold water feed 2 according to FIG. 2 can be guided to accelerate the cooling of the condenser 4 to immediately below it.