CH684122A5 - Ladeeinrichtung für Speicher und Boiler in Heizungs- und Warmwasseranlagen. - Google Patents

Description

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CH 684 122 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Bei dieser Einrichtung handelt es sich um ein Gehäuse mit eingebauter Wärmepumpe, die auf einer Rahmenkonstruktion mit den erforderlichen Anschlüssen und der sonstigen Installation montiert ist. Dabei wird eine normierte, d.h. nur in bestimmten Grössen angefertigte, kompakte Wärmepumpe zusammen mit einer entsprechend dimensionierten Rahmenkonstruktion benutzt, an welcher die gesamte Verrohrung mit Fittings, Armaturen, Thermometer, Regelventil, Antrieb, Umwälzpumpe und Steuerung mit Elektro-Steuerkasten aufgebaut ist.

Die Wärmepumpe ist für Luft/Wasser, Wasser/ Wasser oder Sole/Wasser ausgelegt, wobei die heute bekannten Wärmepumpen die folgenden Ausführungen umfassen:

Bei einer ersten Ausführung ist das Wärmepumpenaggregat mit einem Warmwasser-Boiler direkt verbunden und wird entweder oben darauf oder seitlich zu diesem angeordnet und ist unter dem Begriff WP-Boiler bekannt.

Bei diesem Verfahren sorgt eine Heizspirale, welche direkt in den Boiler eintaucht und ausserhalb desselben mit der Wärmepumpe gekoppelt ist, für die Erwärmung des Warmwassers.

Diese Lösung hat den grossen Nachteil, dass im Boiler keine Schichtung von oben nach unten möglich ist, da die Heizspirale eine solche aus physikalischen Gründen nicht zulässt.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass bei einer Störung der Wärmepumpe, ein Kältefachmann von der Lieferfirma beigezogen werden muss, da diese Arbeit nicht vom Hauswart selbst oder von einem Sanitärfachmann ausgeführt werden kann. Auch sind Reparaturen an der Anlage mit grossem Zeitaufwand verbunden, so dass hohe Reparaturkosten entstehen. Es ist auch nicht möglich, mit einer Austausch-Wärmepumpe zu arbeiten, weil ein Austausch nicht schnell genug durchführbar ist.

Bei einer zweiten herkömmlichen Ausführung ist die Wärmepumpe eine selbstständige Einheit, die über zwei Metallschläuche mit dem Wärmepumpe-Boiler, d.h. einmal unten und einmal oben, verbunden ist, wobei ein druckgesteuertes Drosselventil die Wassermenge und somit die Wassertemperatur reguliert.

Ein Nachteil dieser Ausführung ist darin begründet, dass solche Wärmepumpen relativ gross sind und dementsprechend viel Platz benötigen. Femer arbeitet diese Ausführung mit dem Kältemittel R22, weshalb das Wasser im Boiler nicht auf 60, sondern lediglich auf 50°C erwärmt werden kann. Eine weitere wichtige Aufgabe, nämlich die in einer Installation auftretenden Zirkulationsverluste preisgünstig via einer Wärmepumpe abzudecken, ist bei dieser Ausführung nicht möglich, so dass die Zirkulationsverluste heute bei vielen Installationen mittels Begleitheizung abgedeckt werden, was bezüglich der Kosten und des Stromverbrauches sehr unwirtschaftlich ist.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass die heute auf dem Markt erhältlichen Wärmepumpe-Anlagen der oben beschriebenen Art lediglich bis zu einer Heizleistung von ca. 2.5 kW erhältlich sind und somit nicht für grössere Wohnbauten geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Ladeeinrichtung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Ausführungen nicht aufweist.

Die zu schaffende Ladeeinrichtung soll z.B. in Anlagen derjenigen Art eingesetzt werden können, welche in EP-B 0 227 051 beschrieben sind.

Dabei soll die Ladeeinrichtung gegenüber bestehenden Ausführungen insbesondere die folgenden Vorteile aufweisen:

- eine normierte, d.h. in bestimmten Abmessungen angefertigte Rahmenkonstruktion, an welcher die gesamte Verrohrung, Leitungen, Armaturen, Fittings, Thermometer, Dreiwege-Mischventil mit Antrieb, Regler, Pumpe und Elektro-Steuerkasten montiert sind, und entweder freistehend in einem Raum aufgestellt oder an einer Wand montiert werden kann und nur leitungsseitig mit dem Boiler verbunden werden muss,

- eine normierte, würfelförmige, sehr leichte, handliche und in den Abmessungen möglichst kleine, für verschiedene Leistungen ausgelegte Wärmepumpe, die mit wenigen Handgriffen auf die vorgängig montierte Rahmenkonstruktion aufsetzbar ist und nach dem Verbinden von zwei Verschraubungen und dem Einstecken eines elektrischen Kabels fertig montiert und betriebsbereit ist,

- sie soll bei zu kleiner Leistung oder bei einer Störung, vom Betreiber selbst oder einer Hilfsperson innert zwei Minuten ausgetauscht werden können,

- es sollen keine Reparaturen an Ort und Stelle erforderlich sein, sondern nur mit Austauschaggregaten gearbeitet werden, was den Service und den Austausch von Wärmepumpen überhaupt und insbesondere in abgelegenen Gegenden bzw. Berggegenden, wesentlich erleichtert,

- die Wärmepumpe soll mit einem umweltfreundlichen FCKW-freien Kältemittel betrieben werden können und eine Wassertemperatur von mindestens 60°C erreichen,

- die Wärmepumpe soll anstelle der Begleitheizung zur Deckung der Zirkulationsverluste eingesetzt werden, was zu einer sehr kurzen Amortisationszeit der Wärmepumpe führt,

- die Rahmenkonstruktion mit der gesamten Verrohrung und dem Elektro-Steuerkasten wird anschlussfertig geliefert, so dass die Anlage von einem Arbeiter oder vom Hauswart in Betrieb genommen oder eingeschaltet werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des ersten Anspruches gelöst.

Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Es hat sich dabei herausgestellt, dass aufgrund der Abmessungen ein würfelförmiges Gehäuse am besten geeignet ist, die Zu- und Abluftzufuhr, den Kompressor und den Verdampfer in einem möglichst kleinen Gehäuse unterzubringen, dessen

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Grösse für verschiedene Leistungen festgelegt ist, und immer die gleichen Seitenlängen aufweist.

So beträgt die Seitenlänge bei Heizleistungen bis zu 5 kW nur 55 cm, was gegenüber den bisherigen Ausführungen eine gewaltige Reduktion der Masse bedeutet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfingungsgemässen Ladeeinrichtung mit Rahmenkonstruktion und Wärmepumpe anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der Rahmenkonstruktion mit der kompletten Verrohrung, jedoch ohne montierte Wärmepumpe,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Rahmenkonstruktion nach Fig. 1 und 2 mit aufgebauter Wärmepumpe,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Fig. 3, und

Fig. 5 eine Verwendung der Einrichtung nach Fig. 1 und 2 in einem Wasserkreislauf zur Erwärmung eines Boilers bei gleichzeitiger Deckung der Zirkulationsverluste.

In Fig. 1 und 2 ist eine stuhlartige Rahmenkonstruktion 12 einschliesslich der gesamten, anschlussfertigen Verrohrung dargestellt. Die Rahmenkonstruktion 12 kann entweder frei im Raum oder an einer Wand montiert werden. An zwei vorgesehenen Verschraubungen 13, 14 in genau festgelegten Abständen wird die Wärmepumpe 1 nach der Montage des Gehäuses angeschlossen bzw. verschraubt.

Ferner sind ein Mischventil 2 mit Antrieb 3 sowie eine Rohrleitung 4 für die untere Wasserschicht in einem Boiler oder Speicher 5 (Fig. 5), eine Rohrleitung 5 für die obere Wasserschicht im Speicher 5, sowie eine Rohrleitung 6 für Heizung oder Brauchwasser dargestellt. Die Leitungen 4 und 5 sind über Abstellventile 10 und Strömungsmesser 9 über das Mischventil 2 mit Antrieb 3 und einem Strömungsmesser 23 mit der Wärmepumpe 1 verbunden. Parallel zum Strömungsmesser 23 ist ein Sicherheitsoder Überdruckventil 25 angeordnet. Zwischen dem Strömungsmesser 23 und der Wärmepumpe 1 ist die Verschraubung 13 angeordnet. Die Rohrleitung 6 ist über ein Abstellventil 10, einen Strömungsmesser 9, eine Umwälzpumpe 8, einen weiteren Strömungsmesser 26 mit der Verschraubung 14 verbunden. Vor dem Rohranschluss oder der Verschraubung 14 befindet sich ein Thermostat 7.

Fig. 3 und 4 zeigen die gesamte Speicherladeeinrichtung, mit Rahmenkonstruktion 12, einschliesslich Verdrahtung, sowie mit aufgesetzter würfelförmiger Wärmepumpe. Die Anschlussart entspricht derjenigen nach EP-B 0 227 051.

Oben ist das Gehäuse der Wärmepumpe 1 an den beiden Verschraubungen oder Rohren 13 und 14 und unten an einer Tropfwasserleitung 11 angeschlossen, wobei das eine Rohr 13 mit einem von einem Antrieb 3 gesteuerten Mischventil 2 verbunden ist. Dieses Mischventil 2 bezieht Wasser aus zwei verschiedenen Schichten eines Speichers 15 und liefert die vom Antrieb 3 bestimmte Wassermischung an die im Gehäuse 1 untergebrachte, nicht gezeigte Wärmepumpe ab. Vom Kondensator der Wärmepumpe 1 fliesst das erwärmte Wasser durch das Rohr 14 in das Leitungsnetz einerseits und anderseits ein Teil davon in den Boiler oder Speicher 15.

Das Gehäuse ist auf die Rahmenkonstruktion 12 aufgebaut und weist eine selbstständige Wärmepumpeneinheit auf, die auf der Rückseite mit Verschraubungen für die Rohre 13 und 14 sowie für die Tropfwasserleitung 11 versehen ist. Ferner ist das Gehäuse mit einem Anschluss über einen flexiblen Kunststoff- oder Gummischlauch mit der Tropfwasserleitung 11 verbunden. Zudem ist ein Elektro-kabel mit Stecker am Gehäuse 1 für die Verbindung zum Steuerkasten 18 vorhanden.

Das Gehäuse der Wärmepumpe hat für alle Leistungen innerhalb eines bestimmten Bereiches die gleichen Abmessungen und bis zu einer Leistung von 5 kW eine Seitenlänge von 55 cm.

Im Gehäuse befinden sich die zu einer Wärmepumpe gehörenden Teile, wie Verdampfer mit Ventilator, Kompressor, Expansionsventil und Kondensator.

An der Vorderwand 19 des Gehäuses ist ein Luftsieb 21 angebracht, durch das die Raumluft von einem Ventilator angesaugt wird. Durch zwei Luftgitter 21 an den anschliessenden Seitenwänden 20, 20' wird die Luft wieder in den Raum ausgeblasen.

Der grösste Vorteil der vorliegenden Ausführung sind die geringen Abmessungen und das niedrige Gewicht des Gehäuses 1 mit Inhalt. Bei einer Störung oder einem Ausfall der Wärmepumpe, kann sie innert 2 Min. ausgetauscht werden, indem lediglich die beiden Verschraubungen am Gehäuse gelöst werden und der Stecker am Elektro-Steuerkasten 18 ausgezogen wird. Diese schnelle und einfache Austauschmöglichkeit macht es möglich, das Gerät von einem Arbeiter oder Hauswart austauschen zu lassen, wobei kein Heizungsmonteur benötigt wird. Somit kann die Dauer eines Unterbruchs bei einem Ausfall der Wärmepumpe auf eine Mindestdauer reduziert werden, was gegenüber bisherigen Ausführungen einen sehr grossen Vorteil darstellt.

Die beschriebene Ladeeinrichtung ist u.a. für Verwendung zusammen mit derjenigen Anlage vorgesehen, welche in der EP-B 0 227 051 offenbart ist.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Ladeeinrichtung für Speicher und Boiler (15) in Heizungs- und Warmwasseranlagen zur Erwärmung des Heizungs- bzw. Warmwassers, mit einer Umwälzpumpe (8), einem Regelventil, einem Dreiweg-Mischventil (2), einem Elektro-Steuerkasten (18) und einer Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung eine stuhlartige Rahmenkonstruktion (12) mit einer Auflagefläche für die in einem Gehäuse eingebaute Wärmepumpe (1) aufweist, dass die Rahmenkonstruktion (12) eine Verrohrung (13, 14) und einen verdrahteten Steuerkasten (18) besitzt, und dass das Gehäuse (1) würfelförmig ausgebildet und über zwei Rohranschluss-verschraubungen (13, 14) und einen Steckeran-

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schluss mit dem Wasserkreislauf und dem Steuerkasten (18J lösbar verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse auf der Vorderwand (19) mit einem Ansaugsieb (21) versehen ist, hinter dem sich ein Luftverdampfer befindet, dass auf den beiden Seitenwänden (20, 20') jeweils ein Luftaus-lass vorhanden ist, und das Gehäuse an einer der vertikalen Wandungen (19, 20, 20') eine elektronische Temperaturanzeige mit integriertem Sicherheitsthermostat aufweist, und dass der Steckeran-schluss in der Rückwand des Gehäuses angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenkonstruktion (12) mit der Verrohrung sowohl freistehend als auch an der Wand montierbar ist, und dass die Auflagefläche etwa 1 m vom Boden entfernt angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe für ein FCKW-freies Kältemittel ausgelegt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Leitungen (4, 6) der Verrohrung oben mit einem Speicher oder einem Vorlauf (16) verbindbar sind, und dass eine dritte Leitung (13) der Verrohrung am Mischventil (2) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenlänge des Gehäusewürfels für eine Leistung der Wärmepumpe bis zu 5 kW 55 cm beträgt.

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