DE10148585A1

DE10148585A1 - Einzelraum-Heizsystem

Info

Publication number: DE10148585A1
Application number: DE10148585A
Authority: DE
Inventors: Peter Albring
Original assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem für einzelne Räume, insbesondere solche Räume, an die ein hoher Komfortanspruch bezüglich der Raumtemperatur gestellt wird, wie z. B. Wohn- und Aufenthaltsräume. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird unter einem an ein Warmwassernetz angeschlossenen oder elektrisch betriebenen Heizkörper 1 der Kondensator 2 einer Luft-Luft-Wärmepumpe angeordnet. Der Verdampfer 5 wird an der Außenwand 3 des Gebäudes in unmittelbarer Nähe angebracht. Die elektronische Steuerung ist so ausgelegt, dass bei Heizbedarf zuerst die Wärmepumpe in Betrieb genommen wird und bei Heizbedarf immer in Betrieb ist. Nach der Erfindung kann die Wärmepumpe bei bereits installierten Heizkörpern nachgerüstet werden. Es ist aber auch möglich, diese Einrichtung zusammen mit dem Heizkörper als ein kompaktes Gerät herzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem für einzelne Räume, insbesondere solche Räume, an die ein hoher Komfortanspruch bezüglich der Raumtemperatur gestellt wird, wie z. B. Wohn- und Aufenthaltsräume.

Neben den herkömmlichen Warmwasserheizungssystemen, die mit Öl oder Gas betrieben werden, gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen, Wärmepumpen für die Raumheizung einzusetzen. Ein wesentlicher Grund dafür, dass Wärmepumpen zur Raumheizung noch nicht die gewünschte breite Anwendung gefunden haben, ist der relativ große Investitionsaufwand. Das betrifft einerseits die Erschließung einer natürlichen Wärmequelle, wie z. B. Erdwärme oder Grundwasser bzw. Flußwasser auf der Verdampferseite. Andererseits ist es vorteilhaft, auf der Kondensatorseite mit relativ geringen Vorlauftemperaturen zu fahren, um eine gute thermodynamische Effektivität zu erreichen. Das erfordert aber große Wärmeübertragerflächen, wie z. B. bei Fußbodenheizungen, was wiederum den Investitionsaufwand erhöht.

Um den Investitionsaufwand zur Nutzung einer natürlichen Wärmequelle zu minimieren werden sogenannte Luft-Luft-Wärmepumpen eingesetzt. Das bedeutet, dass als Wärmequelle die Umgebungsluft und als Wärmesenke die Raumluft genutzt wird. Unter mitteleuropäischen Verhältnissen sind mit einer solchen Wärmepumpe jedoch nur geringe Jahresarbeitszahlen erreichbar. Eine Abdeckung des gesamten Heizungsbedarfs ist damit nicht möglich.

Aus DE 199 48 458 A1 ist eine Übergangszeit-Hilfs-Beheizungsvorrichtung bekannt, bei der ein herkömmlicher Durchlauf-Warmwasser-Radiator, der über ein zentrales Warmwassersystem beaufschlagt wird, über ein Wärmeübertragersystem mit einer sogenannten Luft- Wärmepumpe kombiniert ist. Das heißt, der Verdampfer wird mit Umgebungsluft und der Kondensator mit Wasser beaufschlagt. Damit kann in der Übergangszeit der Heizbedarf über die Luft-Wärmepumpe gedeckt werden und in der Hauptheizzeit liefert der zentrale Heizkessel die notwendige Heizenergie. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist der relativ hohe apparative Aufwand.

In DE 198 50 289 C2 ist eine Heizvorrichtung beschrieben, bei der als natürliche Wärmequelle die Solarenergie eingesetzt wird. Dazu ist in die Außenseite der Gebäudewand ein Solar-Speicherkollektor eingebunden, der über Rohrleitungen mit dem im Raum befindlichen Heizkörper verbunden ist. Das Heizmedium strömt zwischen dem Solar-Speicherkollektor und dem Heizkörper durch sogenannten Naturumlauf. Diese Lösung stellt zweifellos eine interessante Alternative zur Nutzung natürliche Energie zu Heizzwecken dar, die zudem einen geringen baulichen Aufwand erfordert. Der gesamte Heizungsbedarf eines Raumes wird damit aber kaum abgedeckt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Heizsystem für einzelne Räume zu schaffen, das einfach in seinem Aufbau ist und bei dem durch Einsatz einer Wärmepumpe zumindest ein Teil der erforderlichen Heizleistung durch eine erneuerbare Energiequelle gedeckt und dabei eine hohe Jahresarbeitszahl erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Durch die erfindungsgemäße Lösung tritt die Raumluft zunächst den Wärmepumpen-Heizkörper, den Kältemittelkondensator, ein. Die Raumluft wird dort entsprechend der Heizleistung der Wärmepumpe um wenige Kelvin aufgeheizt. Dabei kann die Austrittstemperatur niedriger sein, als die Raumtemperatur. Die Luft wird anschließend in dem mit Warmwasser oder elektrisch beheizten Konvektor auf die für die Raumheizung notwendige Temperatur gebracht. Damit ist gesichert, dass auch in den Zeiten des höchsten Wärmebedarfs die Wärmepumpe mit hoher Leistungszahl und relativ geringen Kondensationstemperaturen arbeiten kann. Die Wärmepumpe liefert immer einen Anteil zur Wärmeenergieversorgung, auch wenn die Austrittstemperatur aus dem Wärmepumpen-Heizkörper nicht der erforderlichen Temperatur aus dem Heizkörper entspricht. Als Wärmequelle wird Außenluft verwendet. Nach der Erfindung wird der Kältemittelverdampfer direkt mit der Außenluft beaufschlagt. Durch die direkte Beaufschlagung von Kondensator und Verdampfer entfallen die bei Wärmepumpenanlagen üblichen Zwischenwärmeübertrager mit Solekreislauf und die damit verbunden Verluste. Außerdem wird der apparative Aufwand minimiert. Vorteilhaft ist es, wenn der an der Außenwand des Gebäudes angeordnete Verdampfer und der im Raum befindliche Kondensator der Wärmepumpe in räumlicher Nähe angeordnet werden. Damit werden lange Rohrleitungen und in der Folge Druckverluste und große Kältemittelfüllmengen vermieden.

Die Wärmepumpe kann während der gesamten Heizperiode betrieben werden. Ihr Anteil an der installierten Heizleistung beträgt nur 10 . . . 30%. Der Energieanteil liegt jedoch bei über 60% des Jahresenergiebedarfes. Bei niedrigen Außentemperaturen ist ihr Anteil an der Wärmeversorgung naturgemäß am geringsten. Allerdings kann die Wärmepumpe bei Außentemperaturen zwischen 0°C und 5°C die Wärmeversorgung allein übernehmen.

Zweckmäßig ist es, die erfindungsgemäße Einrichtung nur in den Räumen zu installieren, an die hinsichtlich Komfort hohe Ansprüche gestellt werden, d. h. der Heizbetrieb über einen langen Zeitraum erfolgen muß. Für Räume, die nur kurzzeitig beheizt werden müssen, sollte auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung verzichtet werden. Die Wärmepumpe kann bereits installierten Heizkörpern nachträglich zugeordnet werden. Es ist aber auch möglich, die Wärmepumpe in Verbindung mit dem Heizkörper als kompaktes Gerät herzustellen. Um den konvektiven Wärmeübergang zu verbessern, kann einem solchen Gerät ein Ventilator zugeordnet werden. Bei Neubauten kann der an der Außenfassade erforderliche Verdampfer als architektonisches Bestandteil in die Fassade integriert werden. Durch eine geeignete Einrichtung muß die Ableitung von Tauwasser und ein Schutz vor herabfallenden Eisstücken vorgesehen werden.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Abbildung zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in schematischer Schnittdarstellung. Mit 1 ist der Heizkörper bezeichnet der über eine Vor- und Rücklaufleitung mit dem Heizkessel verbunden ist. Unter dem Heizkörper 1 befindet sich der Kondensator 2 der Wärmepumpe. Durch Bohrungen in der Außenwand 3 werden Rohre 4 geführt, die den Kondensator 2 mit dem an der Außenwand befindlichen Verdampfer 5 verbinden. Mit 6 ist der Kältemittelverdichter und mit 7 das Expansionsventil des Wärmepumpenkreislaufes bezeichnet. Um eine einfache Montage zu gewährleisten, sind die Rohre 4 mit schnell schließenden Rohrverbindungen ausgestattet, die hier nicht näher dargestellt sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Rohrverbindungen so ausgestattet sind, dass vor der Montage verschlossen sind. Damit ist es möglich, bereits vor der Montage die Kältemittelfüllung vorzunehmen und durch Zusammenstecken der Leitungen den Kreislauf herzustellen.

Claims

1. Einzelraum-Heizsystem mit einem an ein Warmwassernetz angeschlossenen oder elektrisch betriebenen Heizkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Heizkörpers (1) der Kondensator (2) einer Luft-Luft-Wärmepumpe angeordnet ist und dass sich der Verdampfer (5) der Wärmepumpe an der Außenwand (3) des Gebäudes in unmittelbarer Nähe befindet und die elektronische Steuerung so ausgelegt ist, dass bei Heizbedarf zuerst die Wärmepumpe in Betrieb genommen wird und bei Heizbedarf immer in Betrieb ist.

2. Einzelraum-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter (6) und das Expansionsventil (7) baulich dem Kondensator (2) zugeordnet sind, wobei als Kältemittelverdichter (6) ein Hermetikverdichter mit Schallschutz eingesetzt wird.

3. Einzelraum-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass schnell schließende, vor der Montage verschlossene Rohrverbindungen für die Rohre (4) eingesetzt werden und Kältemittelfüllung bereits vor der Montage erfolgt.

4. Einzelraum-Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (1), der Kondensator (2), der Kältemittelverdichter (6) und das Expansionsventil (7) eine vorgefertigte Einheit bilden.

5. Einzelraum-Heizsystem nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigte Einheit in einem Luftkanal in Verbindung mit einem Ventilator eingebaut wird.