DE10019302A1 - Heat pump for heating of heating water and service water has two liquefiers connected in parallel in coolant circuit and by means of valve device, first or second liquefier switched on - Google Patents
Heat pump for heating of heating water and service water has two liquefiers connected in parallel in coolant circuit and by means of valve device, first or second liquefier switched onInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe zur Erwärmung von Heizungswasser und Brauchwasser, wobei im Kältemittelkreis der Wärmepumpe ein erster Verflüssiger zur Beheizung eines Brauchwasserspeichers und ein zweiter Verflüssiger zur Heizungswassererwärmung vorgesehen sind.The invention relates to a heat pump for heating Heating water and process water, whereby in Refrigerant circuit of the heat pump is a first condenser for heating a domestic hot water tank and a second one Condensers for heating water are provided.
Aus der DE 34 29 422 C2 ist eine Wärmepumpe bekannt, die einen einzigen Verflüssiger zur Erwärmung des Heizungswassers und des Brauchwassers aufweist. Die Heizungswassererwärmung und die Brauchwassererwärmung erfolgt über den gleichen Verflüssiger, der primärseitig im Kältemittelkreis der Wärmepumpe liegt und an den sekundärseitig der Heizungswasserkreislauf und der Brauchwasserkreislauf parallel angeschlossen sind, wobei für beide Kreisläufe je eigene Umwälzpumpen nötig sind.From DE 34 29 422 C2 a heat pump is known which a single condenser to heat the Heating water and domestic water. The Heating water heating and domestic water heating takes place via the same condenser on the primary side in the refrigerant circuit of the heat pump and to the on the secondary side the heating water circuit and the Process water circuit are connected in parallel, whereby separate circulation pumps are required for each circuit.
Marktbekannt ist auch eine Wärmepumpe, bei der der Verflüssiger nur vom Heizungswasser durchströmt ist. Zur Erwärmung des Brauchwassers wird Wärmeenergie des Heizungswassers mittels eines Wärmeaustauschers auf das Brauchwasser übertragen. Das Kältemittel der Wärmepumpe überträgt dabei die Wärme nicht direkt, sondern über den zusätzlichen Wärmetauscher auf das Brauchwasser. Demzufolge wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Brauchwasser und dem Kältemittel vergrößert, was die Nachteile hat, dass die Leistungszahl der Wärmepumpe abnimmt und dass bei vorgegebener maximaler Kondensationstemperatur der Wärmepumpe die maximal erreichbare Brauchwassertemperatur kleiner wird.A heat pump in which the Only the heating water flows through the condenser. For Heating the domestic water becomes the thermal energy of the Heating water by means of a heat exchanger on the Transfer hot water. The heat pump's refrigerant does not transfer the heat directly, but via the additional heat exchanger on the domestic water. As a result, the temperature difference between the Process water and the refrigerant increases what the Disadvantages are that the heat pump's coefficient of performance decreases and that at a given maximum Condensation temperature of the heat pump the maximum achievable hot water temperature becomes smaller.
Eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art ist aus dem Stand der Technik bekannt (vgl. Zeitschrift: Wärmepumpe, März 1996, Beitrag: "Wärmepumpen für Raumheizung und Warmwasserbereitung", Verf. J. Zschernig, S. Klingner). Bei dieser Wärmepumpe sind in dem Kältemittelkreis zwei Verflüssiger in Reihe geschaltet, die vom Kältemittel nacheinander durchströmt werden. Der eine Verflüssiger ist sekundärseitig vom Heizungswasser und der andere Verflüssiger ist sekundärseitig vom Brauchwasser durchströmt. Zur Durchströmung der Verflüssiger ist je eine Pumpe für das Brauchwasser und das Heizungswasser nötig. Brauchwasserpumpen, die in besonderer Weise korrosionsgeschützt sein müssen, sind jedoch aufwendig. Im Betrieb nehmen beide Pumpen Strom auf, was die Leistungszahl der Wärmepumpe verringert. In dem jeweils von Brauchwasser bzw. Heizungswasser nicht durchströmten Verflüssiger kann es infolge von natürlicher Konvektion trotz abgeschalteter Pumpe zur Übertragung von Wärme aus dem Kältemittel auf das Wasser kommen. Dadurch kann, wenn beispielsweise im Sommer bei der Erwärmung von Brauchwasser unnötigerweise Wärme auf das Heizungswasser übertragen wird, die Leistungszahl der Wärmepumpe erheblich abnehmen. Eine Beaufschlagung des Brauchwassers-Wärmetauschers mit Kältemittel-Heißgas kann kaum vermieden werden. Wegen der hohen Heißgastemperatur von bis zu etwa 130°C wird es dabei zur Ausfällung von Kalk kommen, der den Wärmetauscher verstopfen kann. A heat pump of the type mentioned is from the State of the art known (see magazine: heat pump, March 1996, contribution: "Heat pumps for space heating and Water heating ", Ed. J. Zschernig, S. Klingner). This heat pump has two in the refrigerant circuit Condenser connected in series by the refrigerant are flowed through in succession. The one condenser is on the secondary side of the heating water and the other The condenser is on the secondary side of the process water flows through. To flow through the condenser is each a pump for domestic water and heating water necessary. Domestic water pumps in a special way must be protected against corrosion, but are expensive. In operation, both pumps draw electricity, which is what Coefficient of performance of the heat pump reduced. In each not flowed through by domestic water or heating water It can liquefy as a result of natural convection despite the pump being switched off to transfer heat the refrigerant on the water. This can, if for example in the summer when heating Domestic water unnecessarily heat the heating water is transferred, the coefficient of performance of the heat pump decrease significantly. An application of the Process water heat exchanger with refrigerant hot gas can can hardly be avoided. Because of the high hot gas temperature of up to about 130 ° C, it precipitates Lime will come, which can clog the heat exchanger.
Aus der DE 39 02 745 C2 ist eine Wärmepumpe bekannt, die nur zur Erwärmung von Brauchwasser dient. Der Verflüssiger der Wärmepumpe ist plattenförmig ausgebildet und umschließt ringförmig den Brauchwasserspeicher.From DE 39 02 745 C2 a heat pump is known which only used to heat domestic water. The The heat pump condenser is plate-shaped and surrounds the domestic hot water tank in a ring.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, deren Leistungszahl verbessert ist und deren Betrieb an die Erfordernisse der Heizungswassererwärmung und der Brauchwassererwärmung anpassbar ist.The object of the invention is to provide a heat pump to propose the type mentioned at the outset, the coefficient of performance is improved and its operation meets the requirements of Heating water heating and domestic water heating is customizable.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, dass die beiden Verflüssiger im Kältemittelkreis parallelgeschaltet sind und mittels einer Ventileinrichtung der erste Verflüssiger oder der zweite Verflüssiger derart einschaltbar ist, dass er vom Kältemittel durchströmt ist.According to the invention, the above object is achieved in that the two condensers in the refrigerant circuit are connected in parallel and by means of a Valve device the first condenser or the second Condenser can be switched on in such a way that it Refrigerant is flowing.
Ist bei dieser Wärmepumpe nur eine Brauchwassererwärmung nötig, dann wird das Kältemittel nur durch den ersten Verflüssiger geleitet, wodurch die Wärme im Wärmetauschauf das Brauchwasser übertragen wird. Ist nur eine Heizungswassererwärmung nötig, dann wird das Kältemittel nur durch den zweiten Verflüssiger geleitet, wodurch die Wärme im Wärmetausch nur auf das Heizungswasser übertragen wird. Es findet also kein Wärmetausch in der jeweils nicht benötigten Richtung, nämlich dem Heizungswasser bzw. dem Brauchwasser statt. Dies erhöht die Leistungszahl der Wärmepumpe beträchtlich.With this heat pump, it is only domestic water heating necessary, then the refrigerant is only the first Condenser conducted, whereby the heat in the Heat exchange is transferred to the domestic water. Is only heating water is necessary, then it will Refrigerant only passed through the second condenser, whereby the heat in the heat exchange only on that Heating water is transmitted. So there is none Heat exchange in the direction not required, namely the heating water or the domestic water instead. This increases the coefficient of performance of the heat pump considerably.
Ist eine Brauchwassererwärmung nötig, dann erfolgt diese direkt im Wärmetausch mit dem ersten Verflüssiger. Es ist hierzu kein Wärmetauscher zwischen dem Heizungswasser und dem Brauchwasser erforderlich, was die Leistungszahl der Wärmepumpe erhöht und hohe Brauchwassertemperaturen ermöglicht. If domestic water heating is necessary, this is done directly in heat exchange with the first condenser. It is no heat exchanger between the heating water and the hot water required, which is the coefficient of performance of the Heat pump increased and high hot water temperatures enables.
Zur Brauchwassererwärmung und zur Heizungswassererwärmung ist die Wärmepumpe jeweils so steuer- oder regelbar, dass sie den jeweiligen Wärmebedarf wirtschaftlich deckt. Es ist dabei auch möglich, so hohe Temperaturen zu vermeiden, bei denen es speziell brauchwasserseitig zu erheblichen Ausfällungen von Kalk kommen könnte.For domestic water heating and heating water heating the heat pump can be controlled or regulated in such a way that it covers the respective heat demand economically. It it is also possible to get such high temperatures avoid where it is especially used water side considerable precipitation of lime could occur.
Vorzugsweise umschließt der erste Verflüssiger den Brauchwasserspeicher, wie dies beispielsweise in der DE 39 02 745 C2 beschrieben ist. Dadurch erübrigt sich eine brauchwasserseitige Umwälzpumpe, die in besonderer Weise korrosionsgeschützt sein müsste. Durch das Entfallen einer brauchwasserseitigen Umwälzpumpe ergibt sich eine Einsparung von elektrischem Strom, was ebenfalls die Leistungszahl der Wärmepumpe erhöht.The first condenser preferably encloses the Domestic hot water tank, such as in the DE 39 02 745 C2 is described. This makes it unnecessary a circulation pump on the service water side, which in particular Way would have to be protected against corrosion. By the Eliminates a circulation pump on the service water side saving electricity, what also increases the coefficient of performance of the heat pump.
In Ausgestaltung der Erfindung ist dem ersten Verflüssiger und dem zweiten Verflüssiger je ein Rückschlagventil nachgeschaltet. Dadurch ist vermieden, dass Kältemittel aus dem ersten oder zweiten Verflüssiger in den zweiten oder ersten Verflüssiger gelangt, was die Leistungszahl der Wärmepumpe beeinträchtigen könnte.In an embodiment of the invention is the first Condenser and the second condenser each Check valve downstream. This avoids that refrigerant from the first or second condenser gets into the second or first condenser, which the Could affect the heat pump's coefficient of performance.
In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerung vorgesehen, die die Ventileinrichtung so schaltet, dass bei einem Brauchwasser-Heizungsbedarf der erste Verflüssiger vorrangig zum zweiten Verflüssiger durchströmt ist.A control is in an embodiment of the invention provided that switches the valve device so that the first when there is a hot water heating requirement Condenser primarily to the second condenser is flowed through.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigen:Further advantageous embodiments of the invention result from the following description and the Dependent claims. The drawing shows:
Fig. 1 eine Wärmepumpe für eine Heizungswassererwärmung und Brauchwassererwärmung schematisch und Fig. 1 shows a heat pump for heating water and hot water heating schematically and
Fig. 2 einen einen Brauchwasserspeicher umschließenden ersten Verflüssiger. Fig. 2 a first condenser enclosing a water heater.
Eine Wärmepumpe 1 weist einen durch eine äußere Energie, beispielsweise Umgebungsluft, erwärmten Verdampfer 2 auf. Ein dadurch im Verdampfer 2 verdampftes Kältemittel wird einem Verdichter 3 zugeführt. Diesem sind über eine Ventilanordnung, die nach Fig. 1 aus zwei Einzelventilen 4, 5 besteht, ein erster Verflüssiger 6 und ein zweiter Verflüssiger 7 zueinander strömungstechnisch parallel nachgeschaltet. Im Kältemittelkreislauf folgt dem ersten Verflüssiger 6 ein Rückschlagventil 8 und dem zweiten Verflüssiger 7 ein Rückschlagventil 9. Hinter den Rückschlagventilen 8, 9 wird das Kältemittel einem Sammler 10 für flüssiges Kältemittel zugeführt. An den Sammler 10 ist ein Expansionsventil 11 angeschlossen, über das das Kältemittel in den Verdampfer 2 zurückgeführt wird. Das Expansionsventil 11 ist über einen Temperaturfühler 12 am Ausgang des Verdampfers 2 gesteuert.A heat pump 1 has an evaporator 2 heated by external energy, for example ambient air. A refrigerant thereby evaporated in the evaporator 2 is supplied to a compressor 3 . 1, a first condenser 6 and a second condenser 7 are connected in parallel to one another in terms of flow technology via a valve arrangement which, according to FIG. 1, consists of two individual valves 4 , 5 . In the refrigerant circuit, the first condenser 6 is followed by a check valve 8 and the second condenser 7 is followed by a check valve 9 . Behind the check valves 8 , 9 , the refrigerant is fed to a collector 10 for liquid refrigerant. An expansion valve 11 is connected to the collector 10 , via which the refrigerant is returned to the evaporator 2 . The expansion valve 11 is controlled via a temperature sensor 12 at the outlet of the evaporator 2 .
Der erste Verflüssiger 6 dient der Brauchwassererwärmung. Er steht hierfür mit einem Brauchwasserspeicher 13, beispielsweise über einen Wärmeübertragungskreis 14, in wärmeleitender Verbindung. Der Brauchwasserspeicher 13 ist an das Haushalts-Kaltwassernetz 15 angeschlossen und mit einer oder mehreren Zapfstellen 16 für Warmwasser verbunden.The first condenser 6 is used for heating domestic water. For this purpose, it is connected to a domestic hot water tank 13 , for example via a heat transfer circuit 14 , in a heat-conducting connection. The hot water tank 13 is connected to the household cold water network 15 and connected to one or more taps 16 for hot water.
Der zweite Verflüssiger 7 dient der Erwärmung von Heizungswasser. Der Heizungswasserkreislauf weist eine Umwälzpumpe 17, Raumheizkörper 18 und ein mit dem zweiten Verflüssiger 7 in wärmeleitender Verbindung stehendes Rohrsystem 19 auf. Das Rohrsystem 19 kann innerhalb oder außerhalb des zweiten Verflüssigers 7 angeordnet sein.The second condenser 7 is used for heating heating water. The heating water circuit has a circulation pump 17 , space heater 18 and a pipe system 19 which is in heat-conducting connection with the second condenser 7 . The pipe system 19 can be arranged inside or outside the second condenser 7 .
Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der zwischen dem ersten Verflüssiger 6 und dem Brauchwasserspeicher 13 - anders als in Fig. 1 - kein eigener Wärmeübertragungskreis 14 nötig ist. Nach Fig. 2 umschließt der erste Verflüssiger 6 den Brauchwasserspeicher 13 und steht an dessen Außenseite mit diesem in wärmeleitender Verbindung. Der erste Verflüssiger 6 nach Fig. 2 ist aus einem Rohr gewickelt oder nach dem an sich bekannten Rollbondverfahren oder Z-Bondverfahren hergestellt. Er kann auch aus Profilen mit aufgebrachtem Rohr, sogenannten Wärmeflügeln, hergestellt sein. Es wäre auch möglich, einen solchen ersten Verflüssiger 6 innerhalb des Brauchwasserspeichers 13 anzuordnen, wenn sichergestellt ist, dass niemals Kältemittel in das Brauchwasser gelangt. FIG. 2 shows an arrangement in which, unlike in FIG. 1, no separate heat transfer circuit 14 is necessary between the first condenser 6 and the domestic water storage tank 13 . According to FIG. 2, the first condenser 6 encloses the domestic hot water tank 13 and is on the outside thereof in a heat-conducting connection. The first liquefier 6 according to FIG. 2 is wound from a tube or manufactured according to the known roll-bond process or Z-bond process. It can also be made from profiles with an applied tube, so-called heat wings. It would also be possible to arrange such a first condenser 6 within the domestic water storage tank 13 if it is ensured that refrigerant never gets into the domestic water.
Durch die Gestaltung des ersten Verflüssigers 6 derart, dass er die Wärme direkt auf den Brauchwasserspeicher 13 überträgt, erübrigt sich nicht nur der Wärmeübertragungskreis 14, sondern auch eine in diesem ggf. nötige weitere Umwälzpumpe.By designing the first condenser 6 in such a way that it transfers the heat directly to the domestic water storage tank 13 , not only the heat transfer circuit 14 is unnecessary, but also a further circulation pump which may be necessary in this.
Anstelle der zwei Ventile 4, 5, die gewöhnlich Magnetventile sind, kann auch ein einziges 3-2-Wege-Ventil oder 4-2-Wege-Ventil vorgesehen sein.Instead of the two valves 4 , 5 , which are usually solenoid valves, a single 3-2-way valve or 4-2-way valve can also be provided.
Die Ventilanordnung 4, 5 bzw. das genannte andere Ventil wird von einer Steuereinrichtung 20 gesteuert. Die Steuereinrichtung 20 erfasst hierfür über einen Temperaturfühler 21 die Temperatur des Brauchwasserspeichers 13 und über einen Temperaturfühler 22 die Temperatur im die Raumheizkörper 18 aufweisenden Heizungskreis. Bei einer Temperaturanforderung aus dem Brauchwasserspeicher 13 wird die Ventilanordnung 4, 5 so geschaltet, dass das Kältemittel aus dem Verdichter 3 nur durch den ersten Verflüssiger 6 fließt. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird dabei das Ventil 4 geöffnet und das Ventil 5 geschlossen.The valve arrangement 4 , 5 or the other valve mentioned is controlled by a control device 20 . For this purpose, the control device 20 detects the temperature of the hot water tank 13 via a temperature sensor 21 and the temperature in the heating circuit having the space heaters 18 via a temperature sensor 22 . In the event of a temperature request from the hot water tank 13 , the valve arrangement 4 , 5 is switched such that the refrigerant flows from the compressor 3 only through the first condenser 6 . In the embodiment of FIG. 1, thereby the valve 4 is opened and the valve 5 is closed.
Hat das Brauchwasser im Brauchwasserspeicher 13 die gewünschte Temperatur und besteht seitens des Heizungskreises Wärmebedarf, dann schließt die Steuereinrichtung 20 das Ventil 4 und öffnet das Ventil 5, so dass das Kältemittel über den zweiten Verdichter 7 Wärme zu den Raumheizkörpern 18 führt.If the hot water in the hot water tank 13 has the desired temperature and there is a heating requirement on the part of the heating circuit, then the control device 20 closes the valve 4 and opens the valve 5 , so that the refrigerant leads heat to the space heaters 18 via the second compressor 7 .
Die Rückschlagventile 8, 9 stellen sicher, dass Kältemittel nicht rückwärts in den ersten Verflüssiger 6 bzw. den zweiten Verflüssiger 7 gelangt.The check valves 8 , 9 ensure that refrigerant does not get backwards into the first condenser 6 or the second condenser 7 .
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121101 |