DE102010033142A1

DE102010033142A1 - Hybridwärmepumpe

Info

Publication number: DE102010033142A1
Application number: DE102010033142A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2012-02-09

Abstract

Ein Wärmepumpenaufbau, gekennzeichnet durch zwei einzeln oder gleichzeitig wirkende Verdampfer, einen für gasförmige und einen für flüssige Medien, die beide auf der Kälteseite Kältemittelkreislauf angeordnet sind und vom Kältemittel durchströmt werden. Aufbau ist geeignet zur leichten Wärmerückgewinnung durch den 2. Verdampfer.

Description

Stand der Technik:
Wärmepumpen werden als energiesparende Heizungen und zur Kühlung eingesetzt, die entweder aus gasförmigem oder flüssigem Medium ihre Wärme beziehen.
Beide Methoden haben Vorteile und Nachteile:
Bei gasförmigem Medium (Luft) ergibt sich ein stark erhöhter Energieaufwand bei sinkenden Temperaturen, bei Flüssigem Medium (Wasser oder Sole) müssen meist aufwendig Bohrungen oder Verrohrungen verbracht werden, um eine ausreichende Leistung zu erreichen.
Die Erfindung einer abwechselnd wirkenden Wärmepumpe ist schon gemacht worden, aber leider nur alternativ mit Umschaltung und daher umständlich und schwer zu steuern. Mithin begibt man sich der Möglichkeit der Multiplikation der Medienwärme.
Auch sind Lösungen mittels eines Kombiverdampfers bekannt, wobei hier die gleichzeitig mit dem flüssigen Medium durchströmende Luft eine effektive Ausnutzung des Gegenstromprinzips behindert und die Temperaturen interferieren, also eine vollständige Ausnutzung beider Medien erschwert ist. So kann die Solewärme nicht vollständig genutzt werden, ohne von der vorbeigesogenen Luft gekühlt zu werden. Eine Wärmerückgewinnung ist hier nicht sinnvoll möglich.
Lösung:
Die Hybridwärmepumpe kann durch einen Verdampfer für Luft und einen zweiten Verdampfer für Flüssigkeiten (vorzugsweise Plattenwärmetauscher), die nacheinander im Kühlkreislauf angeordnet sind, und so eine völlig unproblematische Regelung zulassen, aus welchem Medium die Wärme momentan am besten zu nehmen ist. Wesentlich hierbei ist, dass durch elektronische Steuerung der Verdampfung diese erst nach Durchströmen eines oder beider Verdampfer vollständig beendet wird, also eine vollständige Nutzung der Umweltwärme erfolgt.
Dies ist auch ohne ein Umschalten zwischen den Medien möglich, im gemischten Betrieb, was eine Addition der Wärme beider Medien bewirkt. Auch ein monovalenter Betrieb mit dem einen oder dem anderen Medium ist problemlos möglich. Beispielsweise kann nachts der Ventilator zur Geräuschvermeidung abgeschaltet werden und die Wärmepumpe als Sole-Wasser Wärmepumpe laufen, wenn ein entsprechend großer (Niedrigtemperatur!) Speicher den Betrieb aus Wasser oder Sole ermöglicht.
Manche Wärmepumpen werden fälschlich als Hybridwärmepumpen bezeichnet, weil die Solarwärme im Speicher beigemischt wird. Dies hat aber nur eine Unterstützung der Heizanlage zur Folge, die die Solaranlage einzeln auch erreicht. Durch den Wärmetausch der Solarsole mit dem Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe kann dieses Medium aber auch unter 40°C sehr gewinnbringend benutzt werden, bis ca. –5°C oder sogar tiefer, je nach Mischung der Sole.
Dadurch kommt einer Solarkollektoranlage eine weit effektivere Rolle zu.
Für geothermische Wärmegewinnung ergibt sich eine neue Dimension:
Es muß lediglich ein kleiner Teil der Wärme aus der Erde genommen werden, um an sehr kalten Tagen die Luftwärme zu unterstützen. Hierzu können Bohrungen in weit geringerer Dimension ausreichen, wie flache Netzbohrungen mittels Erdrakete. Der Boden wird nicht nachhaltig ausgekühlt oder vereist.
Ideal ist die Kombination von Solarkollektoren und flachen Erdbohrungen. Die Wärmepumpe muß im Idealfall niemals Temperaturen unter 0°C verarbeiten, was sie in einen höchst wirtschaftlichen Modus versetzt.
Laborversuche zeigten einen knapp 20%igen COP Anstieg bei Hinzunahme des zweiten Mediums, und man kann belegen, dass eine Wirksamkeit wie bei einer Sole-Wasser Wärmepumpe erreicht wird, ja diese dann sogar noch übertroffen wird, wenn die Umgebungsluft warmer als die Sole ist und Wärmequellen sich addieren.
Sinnvoll ist es, dem jeweils wärmsten Medium durch entsprechende Kontrollersteuerung den Vorrang zu geben, da dann die Wärmepumpe in einem besseren Leistungsverhältnis laufen kann.
Somit ist eine technisch einfache Wärmenahme aus allen Medien möglich geworden, wobei aus allen zur Verfügung stehenden Medien jeweils die Vorteile benutzt werden können, ohne die spezifischen Nachteile tragen zu müssen.
Bei Kreislaufumkehr (Kühlen) lässt sich der 2. Verdampfer als Wärmetauscher für die Wärmerückgewinnung in den Speicher benutzen. Der Ventilator des ersten Verdampfers bleibt dann abgeschaltet.

Claims

Ein Wärmepumpenaufbau, gekennzeichnet durch zwei einzeln oder gleichzeitig wirkende Verdampfer, einen für gasförmige und einen für flüssige Medien, die beide auf der Kälteseite Kältemittelkreislauf angeordnet sind und vom Kältemittel durchströmt werden. Aufbau ist geeignet zur leichten Wärmerückgewinnung durch den 2. Verdampfer.
Die Bezeichnung HYBRIDWÄRMEPUMPE