DE102011011210A1

DE102011011210A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von Warmwasser

Info

Publication number: DE102011011210A1
Application number: DE102011011210A
Authority: DE
Inventors: Armin Marko; Mohamed Baali; Pierre Bequet
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-08-16
Also published as: EP2487425A2; EP2487425B1; EP2487425A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Warmwasser für Heizungs- und Brauchwasserzwecke in Gebäuden mit einer Wärmepumpe, durch die Wärme der Umwelt entnommen wird, wobei die Wärmepumpe der Umgebung insbesondere der Abluft, der Umgebungsluft, der Erdwärme und/oder dem Grundwasser Wärme über einen ersten Wärmetauscher entnimmt und in der Temperatur erhöht über einen zweiten Wärmetauscher einem eine Pumpe aufweisenden Heizkreislauf zuführt, durch den Wärme den Heizflächen und dem Brauchwasser zugeführt wird, wobei der zweite Wärmetauscher der Wärmepumpe und die Pumpe des Heizkreislaufes und die dazu erforderlichen Ventile und Sensoren eine einzige insbesondere kompakte Vorrichtung bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Warmwasser für Heizungs- und Brauchwasserzwecke in Gebäuden mit einer Wärmepumpe, durch die Wärme der Umwelt entnommen wird, wobei die Wärmepumpe der Umgebung insbesondere der Abluft, der Umgebungsluft, der Erdwärme und/oder dem Grundwasser Wärme über einen ersten Wärmetauscher entnimmt und in der Temperatur erhöht über einen zweiten Wärmetauscher einem eine Pumpe aufweisenden Heizkreislauf zuführt, durch den Wärme den Heizflächen und dem Brauchwasser zugeführt wird.
Es ist bekannt, die Umwälzpumpen in Wärmepumpen in einer diskreten Weise zuzuordnen. Das Standard-Inline-Gehäuse der Umwälzpumpe ist mit Kupferrohren mit Muttern verbunden. Zusätzliche Funktionen und Anschlüsse sind hinzugefügt und mit den Kupferrohren verschweißt. Schließlich sind die Kupferrohre mit dem Plattenwärmetauscher verschweißt oder verschraubt. Durch diese Befestigung von Pumpe und Wärmetauscher in einem Abstand werden große Außenabmessungen geschaffen. Ferner ist es Stand der Technik, einen Plattenwärmetauscher auf der Saugseite der Pumpe anzuschließen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit geringen Außenabmessungen, geringerem Gewicht, niedrigeren Kosten und einfacher Montage zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zweite Wärmetauscher der Wärmepumpe und die Pumpe des Heizkreislaufes und die dazu erforderlichen Ventile und Sensoren eine einzige insbesondere kompakte Vorrichtung bilden.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Pumpe des Heizkreislaufes direkt ohne ein Zwischenrohr am zweiten Wärmetauscher angeschlossen ist. Hierbei kann die Pumpe des Heizkreislaufes mit ihrem Auslassstutzen direkt ohne ein Zwischenrohr am unteren Einlass des zweiten Wärmetauschers befestigt sein.
Die Erfindung integriert in das Pumpengehäuse zusätzliche Funktionen und vermeidet das Kupferrohr durch eine direkte Verbindung des Pumpengehäuses mit dem Plattenwärmetauscher.
Die Vorteile der Erfindung sind:

• Eine kompakte Baueinheit mit geringen Außenabmessungen und damit weniger Platzbedarf,
• weniger Komponenten,
• niedrigere Kosten,
• schnellere Montage,
• weniger Gewicht.

Im Gegensatz zu einem an einer Wand hängenden Kessel ist der Wärmetauscher einer Wärmepumpe der „primäre Wärmetauscher”, da er die Kalorien aus dem kondensierenden Kältemittel der Wärmepumpe holt. Um die Kondensation des Kältemittels im Plattenwärmetauscher zu erreichen, muss der entsprechende Mediumstrom von oben nach unten fließen. Das Zentralheizungswasser muss deshalb im Gegenstrom von unten nach oben in dem Plattenwärmetauscher fließen. Um diese Anordnung zu ermöglichen, steht der Plattenwärmetauscher an der Wärmepumpe und die Umwälzpumpe ist kopfüber montiert, das heißt, es pumpt das Heizungswasser in den unteren Anschluss des Plattenwärmetauschers. Ein wichtiger Schritt der Erfindung ist daher eine direkte Verbindung von der Druckseite des Pumpengehäuses zum Plattenwärmetauscher. Bei bekannten Heizkesseln ist dagegen der Plattenwärmetauscher auf der Saugseite des Pumpengehäuses montiert.
Um die angestrebte Funktion Integration und Platzsparen zu erhalten, ist das Pumpengehäuse mit dem Plattenwärmetauscher verbunden durch einen Clip, befestigt auf einer male Metall-Verbindung des Plattenwärmetauschers.
Um eine gute und stabile Fixierung der Umwälzpumpe an dem Plattenwärmetauscher zu erhalten, gibt es eine zusätzliche Lagefixierung an dem Pumpengehäuse. Diese Fixierung ist direkt geschraubt an dem aufgeschweißten Bolzen am Plattenwärmetauscher oder an einem zusätzlichen Blechteil, das sowohl den Plattenwärmetauscher als auch die Umwälzpumpe befestigt.
Um eine Entleerung des Wärmetauschers zu erreichen, ist die Druckseite des Pumpengehäuses mit einem Ablassventil versehen, um das Heizungswasser an der tiefsten Stelle des Pumpengehäuses abzulassen. Das Ablassventil ist so gestaltet, dass zum Öffnen und Schließen eine Viertelumdrehung ausreicht und bietet ein leichtes Öffnen und eine Kosten und Platz sparende Verbindung.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein schematisches Schaltbild der Vorrichtung und
2 den zweiten Wärmetauscher mit direkt angeschlossener Pumpe.
Die Vorrichtung zum Erzeugen von Warmwasser für Heizungs- und Brauchwasserzwecke in Gebäuden weist eine Wärmepumpe auf mit einem in einem Kreislauf 1 durch einen Kompressor 2 umgepumpten Fluid, wobei im Kreislauf 1 ein die Wärme aus einem Umweltkreislauf 3 aufnehmender erster Wärmetauscher I, ein die Wärme an einen Heizkreislauf 5 abgebender zweiter Wärmetauscher II und eine zwischen den Wärmetauschern befindliche Drossel 7 angeordnet sind. Hierbei arbeitet der erste Wärmetauscher 1 als Verdampfer und der zweite Wärmetauscher II als Kondensator.
Der durch den ersten Wärmetauscher I geführte Umweltkreislauf 3 besitzt eine Pumpe 8, die das Fluid im Umweltkreislauf 3 umpumpt, wobei der Umweltkreislauf Rohrschlangen 9 bzw. einen Wärmetauscher aufweist, durch die/den die Wärme aus der Umgebung, d. h. aus der Umgebungsluft, dem Erdreich, dem Grundwasser oder aus der Abluft eines Gebäudes entnommen wird.
Der durch den zweiten Wärmetauscher 11 geführte Heizkreislauf 5 besitzt eine das Heizungswasser umwälzende Pumpe 10 und ist durch Heizflächen bildende Konvektoren (Heizkörper, Fußbodenheizung 11) geführt, die ein Gebäude erwärmen. Ferner ist am Heizkreislauf 5 als Bypass ein zweiter Heizkreislauf 12 abgezweigt, der mit einer Rohrschlange 13 durch einen Trinkwassertank 14 verläuft.
Die Pumpe 10 des Heizkreislaufes 5 ist mit ihrem Auslassstutzen 10a direkt ohne eine Zwischenleitung am Einlass IIa der Seitenwand IIb des zweiten Wärmetauschers II angeschlossen bzw. befestigt, so dass der zweite Wärmetauscher II und die Pumpe 10 eine kompakte Einheit bilden, wie dies 2 zeigt. Ein sicherer Halt der Pumpe 10 am Wärmetauscher II ist dadurch gegeben, dass an der Seitenwand IIb ein Bolzen B vorsteht, an dem ein am Pumpengehäuse vorstehendes Blechteil 10b angeschraubt ist. Stattdessen oder zusätzlich kann die direkte Befestigung der Pumpe an der Wärmetauscherwand IIb auch durch rastenden Formschluss insbesondere durch einen Clip erfolgen. Eine Übertragung von durch die Pumpe 10 erzeugte Schwingungen auf den zweiten Wärmetauscher II wird verhindert durch ein Dämpfungselement zwischen der Befestigung von Pumpe und Wärmetauscher.
Ferner ist an der Druckseite der Pumpe ein Ablassventil 16 als Entleerungshahn angeschlossen.
Die Wärmepumpe 1, 2 7 ist mit den zwei Wärmetauschern I, II und der Umweltkreislauf 3 mit seiner Pumpe 8 und allen Ventilen, Sensoren und Anschlüssen und der Heizkreislauf 5 mit seiner Pumpe 10 und allen Ventilen, Sensoren und Anschlüssen in einem einzigen Gehäuse 17 angeordnet. An der Außenseite des Gehäuses 17 ist der zur Umwelt führende Teil des Umweltkreislaufes 3 und der zu den Heizflächen und insbesondere zur Trinkwassererwärmung führende Teil des Heizkreislaufes 5 angeschlossen.
Zwischen den beiden Sauganschlüssen ist eine Anschlussmöglichkeit für einen Temperatursensor integriert, der es erlaubt, die Rücklauftemperatur des kalten Heizungswassers vor dem Erreichen des Plattenwärmetauschers zu messen. Diese Daten werden benötigt, um den Kompressor der Wärmepumpe in optimaler Weise arbeiten zu lassen.
Weitere Verbindungen und Funktionen können dem Pumpengehäuse zugefügt werden, wie zum Beispiel ein Überdruckventil, ein Drucksensor, 3-Wege-Ventile, die ein aktives Zwischenschalten zwischen den beiden Saug-Verbindungen erlauben, eine Entlüftungskammer, um potentielle Luftblasen aus dem Wasserstrom zu trennen, sogar ein Durchflusssensor ist denkbar und von Vorteil.
Das beschriebene integrierte Pumpengehäuse wird ebenfalls im Umweltkreislauf 3 verwendet und ist dort mit den schon genannten Integrationsvorteilen am Wärmetauscher I direkt befestigt.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Warmwasser für Heizungs- und Brauchwasserzwecke in Gebäuden mit einer Wärmepumpe, durch die Wärme der Umwelt entnommen wird, wobei die Wärmepumpe (1, 2 7) der Umgebung insbesondere der Abluft, der Umgebungsluft, der Erdwärme und/oder dem Grundwasser Wärme über einen ersten Wärmetauscher (I) entnimmt und in der Temperatur erhöht über einen zweiten Wärmetauscher (II) einem eine Pumpe (10) aufweisenden Heizkreislauf (5) zuführt, durch den Wärme den Heizflächen (11) und dem Brauchwasser (14) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (II) der Wärmepumpe und die Pumpe (10) des Heizkreislaufes (5) und die dazu erforderlichen Ventile und Sensoren eine einzige insbesondere kompakte Vorrichtung bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) des Heizkreislaufes (5) direkt ohne ein Zwischenrohr am zweiten Wärmetauscher (II) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) des Heizkreislaufes (5) mit ihrem Auslassstutzen (10a) direkt ohne ein Zwischenrohr am unteren Einlass (IIa) des zweiten Wärmetauschers (II) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) des Heizkreislaufes (5) zusätzlich an einem am zweiten Wärmetauscher (II) vorstehenden Bolzen (B) insbesondere über einen Clip befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) des Heizkreislaufes (5) zusätzlich über ein Blechteil (10b) am zweiten Wärmetauscher (II) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Pumpe (10) des Heizkreislaufes (5) und dem zweiten Wärmetauscher (II) ein Dämpfungselement angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere kompakte Vorrichtung Anschlüsse für den Heizkreislauf (5), den Trinkwassererwärmungskreislauf (12, 13) und den Entleerhahn (16) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher (I, II) Plattenwärmetauscher im Gegenstrom sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (1, 2, 7) mit den zwei Wärmetauschern (I, II) und der Umweltkreislauf (3) mit seiner Pumpe (8) und allen Ventilen, Sensoren und Anschlüssen und der Heizkreislauf (5) mit seiner Pumpe (10) und allen Ventilen, Sensoren und Anschlüssen in einem einzigen Gehäuse (17) angeordnet sind, an dem von außen der zur Umwelt führende Teil des Umweltkreislaufes (3) und der zu den Heizflächen und insbesondere zur Trinkwassererwärmung führende Teil des Heizkreislaufes (5) angeschlossen wird.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das beschriebene integrierte Pumpengehäuse ebenfalls im Umweltkreislauf (3) verwendet wird und dort, mit den schon genannten Integrationsvorteilen, am Wärmetauscher (I) direkt befestigt ist.