DE102013018428A1 - Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe Download PDF

Info

Publication number
DE102013018428A1
DE102013018428A1 DE201310018428 DE102013018428A DE102013018428A1 DE 102013018428 A1 DE102013018428 A1 DE 102013018428A1 DE 201310018428 DE201310018428 DE 201310018428 DE 102013018428 A DE102013018428 A DE 102013018428A DE 102013018428 A1 DE102013018428 A1 DE 102013018428A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
medium
return
heat pump
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310018428
Other languages
English (en)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE201310018428 priority Critical patent/DE102013018428A1/de
Priority to DE102014008836.7A priority patent/DE102014008836B4/de
Publication of DE102013018428A1 publication Critical patent/DE102013018428A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0235Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system with recuperation of waste energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1078Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump and solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/08Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/18Hot-water central heating systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0221Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system combined with solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/11Geothermal energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/14Solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16Waste heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40Geothermal heat-pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

Bei einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe (10) wird der Vorlauf einer Wärmequelle, insbesondere Sole-Vorlauf (11) einerseits und der Rücklauf (15) eines Heizkreislaufs (13) andererseits durch einen der Wärmepumpe (10) zugeordneten Wärmetauscher (16) hindurchgeleitet, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur der Wärmequelle – Sole-Vorlauf (11) – erhöht und die Temperaturdes Rücklaufs (15) des Heizkreislaufs (13) entsprechend reduziert wird. Dies hat zur Folge, dass der Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Heizkreis im Bereich der Wärmepumpe (10) herabgesetzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage, insbesondere einer (Gebäude-)Heizungsanlage mit Wärmepumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung Anlagen zur Anwendung des Verfahrens.
  • Anlagen zur Wärmegewinnung mittels Wärmepumpe sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Eine flüssige oder gasförmige Wärmequelle wird insbesondere aus der Luft und/oder dem Boden gewonnen (Sole). Der Wärmeverbraucher – Wärmesenke – ist vorzugsweise ein Heizkreis in einem (Wohn-)Gebäude.
  • Eine bekannte Heizungsanlage mit Wärmepumpe ist so ausgebildet, dass der Wärmepumpe über einen Zulauf bzw. Vorlauf einer Wärmequelle ein strömendes Medium zugeführt wird, insbesondere aus dem Erdreich gewonnene Sole. Dem Medium der Wärmequelle (Sole) wird durch die Wärmepumpe Wärme entzogen, sodass das Medium mit verminderter Temperatur über einen Rücklauf – Sole-Rücklauf – über Erdsonden in den Boden zurückgeleitet wird. An die Wärmepumpe schließen weiterhin Vorlauf und Rücklauf eines Verbrauchers – Wärmesenke – an, also insbesondere ein Heizkreis mit Fußbodenheizung und/oder Radiatoren und/oder einem Warmwasserspeicher.
  • Der Wirkungsgrad von Wärmepumpenanlagen wird anhand einer Jahresarbeitszahl dargestellt, die vor allem abhängig ist von einem möglichst geringen Temperaturunterschied (Temperaturhub) zwischen Wärmequelle (Sole oder anderes Medium) und Wärmesenke (Heizkreis) derart, dass eine möglichst hohe Vorlauftemperatur der Wärmequelle, beispielsweise der Sole aus Erdsonden, und eine möglichst geringe Vorlauftemperatur der Heizungsanlage, vorzugsweise einer Fußbodenheizung, sowie eine möglichst große Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur im Heizkreis zu einem guten Wirkungsgrad, nämlich einer vorteilhaften Jahresarbeitszahl der Wärmepumpenanlage führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb und den Aufbau einer Wärmegewinnungs- insbesondere Heizungsanlage mit Wärmepumpe dahingehend zu verbessern, dass deren Wirkungsgrad erhöht ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. In entsprechender Weise ist eine Einrichtung mit Wärmepumpe entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 4 und/oder 5 und/oder 6 ausgebildet.
  • Durch das Einfügen des zusätzlichen Wärmetauschers, können die Betriebsbedingungen deutlich verbessert werden. Die vorgeschlagene Verfahrensänderung kann dazu beitragen, dass unwirtschaftliche Anlagen wirtschaftlich werden und bereits als noch wirtschaftlich geltende Anlagen effizienter arbeiten.
  • Die Erfindung geht aus von der Tatsache, dass bei geringem Temperaturunterschied (Temperaturhub) zwischen Wärmequelle (Sole) und Wärmesenke (Heizkreis) der Wirkungsgrad der Anlage, ausgedrückt in der Jahresarbeitszahl, am höchsten ist. Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass dem Heizkreis, nämlich dem Rücklauf des Heizkreises, durch einen Wärmetauscher Wärme entzogen und anderweitig genutzt wird, insbesondere zur Erwärmung des Mediums der Wärmequelle (Sole) benutzt wird, sodass eine Wechselbeziehung zwischen Reduzierung der Rücklauftemperatur des Heizkreises und Erhöhung der Vorlauftemperatur der Sole geschaffen ist.
  • Die höhere Vorlauftemperatur der Sole führt auch zu einer Erhöhung der Rücklauftemperatur. Die Erdsonden kühlen dadurch weniger aus, die Temperatur in dem umgebenden Erdreich fällt im Winter nicht so stark ab, die Sole verlässt die Erdsonde wieder mit einer bereits höheren Temperatur und wird dann im Wärmetauscher erneut weiter erwärmt. So können sich an der Wärmepumpe quellenseitig deutlich höhere Betriebstemperaturen einstellen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Effizienz der Wärmepumpe aus, insbesondere bei Anlagen, die mit recht hohen Vorlauftemperaturen im Heizkreis arbeiten müssen, aber auch bei solchen Anlagen, deren Quelle zu Vereisungen neigt.
  • Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass durch die Minderung der Rücklauftemperatur des Heizkreises eine größere Spreizung zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur an der Wärmepumpe möglich ist. Dies ist ebenfalls vorteilhaft für den Betrieb der Wärmepumpenanlage.
  • Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit mindestens einem der Wärmepumpe zugeordneten und benachbart zu dieser angeordneten zusätzlichen Wärmetauscher versehen, durch den das Medium (Wasser) des Heizkreis-Rücklaufs einerseits und der Solevorlauf zur Wärmepumpe andererseits hindurchgeleitetet werden, sodass ein Wärmeübergang stattfindet.
  • Der Wärmetauscher kann auch in zwei oder mehr Segmente unterteilt werden, statt nur eines zusätzlichen Wärmetauschers können auch mehrere kleinere Wärmetauscher vorgesehen werden. Damit lassen sich mittels einer entsprechenden Regelung die optimalen Betriebstemperaturen für die jeweils gegebenen witterungsbedingten Betriebsbedingungen erreichen, indem über geeignete Ventile die Wärmetauscher(segmente) entweder gar nicht oder nur zu einem Teil oder mit voller Leistung zugeschaltet werden.
  • Die Wärmetauscher sind für eine indirekte Wärmeübertragung ausgebildet, also mit getrennten Räumen bzw. Strömungswegen für die dem Wärmetauscher (Rekuperator) zugeführten Medien.
  • Eine Besonderheit der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmepumpe über einen Zwischenkreislauf Wasser aus einem beheizbaren Speicher zugeführt wird, der sowohl durch Erdwärme wie durch Solarwärme (oder andere Wärmeträger wie beispielsweise Abwasser) erwärmt werden kann oder auch im Zusammenwirken mehrerer Medien je nach deren jahreszeitlicher Verfügbarkeit.
  • Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das Medium der Wärmequelle (beispielsweise Sole) nicht direkt in dem Wärmetauscher weiter erwärmt wird, sondern in einem beheizbaren Speicher. Statt der Sole wird dann Wasser im Wärmetauscher erwärmt, das den Speicher beheizt und die darin befindliche Sole erwärmt. Diese Variante eignet sich besonders für die (bekannte) Kombination mit einer Solaranlage.
  • Die Einrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens ist mit mindestens einer Wärmepumpe und mit mindestens einem zusätzlichen Wasserspeicher ausgerüstet sowie mit mindestens einem der Wärmepumpe zugeordneten und benachbart zu dieser angeordneten zusätzlichen Wärmetauscher versehen, durch den das Medium (Wasser) des Heizkreis-Rücklaufs einerseits und das Medium der Wärmequelle (Sole oder Wasser) im Vorlauf zur Wärmepumpe andererseits hindurchgeleitet werden, sodass ein Wärmeübergang stattfindet.
  • Die Besonderheiten der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand von schematisch dargestellten Anlagen bzw. Einrichtungen näher erläutert. Es zeigt
  • 1 eine Heizungsanlage mit Wärmepumpe in herkömmlicher Ausführung (Stand der Technik),
  • 2 eine Heizungsanlage mit Wärmepumpe und zusätzlichem Wärmetauscher in erfindungsgemäßer Ausführung, ausgelegt für einen Heizkreis mit Radiatoren,
  • 3 eine Wärmepumpe mit Wärmetauscher und einem Speicher, in dem Wasser, das in einem Zwischenkreis zirkuliert, durch Erdwärme und/oder Solarwärme und/oder ein anderes Medium erwärmt wird,
  • 4 eine Wärmepumpe mit Wärmetauscher und Speicher, in dem die Sole vorgewärmt wird durch Solarwärme und Warmwasser aus dem Wärmetauscher.
  • Die vorliegend in 1 bis 4 dargestellten Anlagen sind als Heizungsanlage für (Wohn-)Gebäude gedacht. Derartige Anlagen sind jedoch ebenso zur Wärmegewinnung für industrielle und gewerbliche Zwecke geeignet.
  • Eine Wärmepumpe 10 wird über einen Vorlauf – Sole-Vorlauf 11 – mit dem Medium der Wärmequelle versorgt. Dabei kann es sich um Sole, Grundwasser oder Luft handeln. Die Wärmepumpe 10, insbesondere eine elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe, wird mit Sole über den Sole-Vorlauf 11 versorgt. Dies führt zu einer Temperaturminderung der Sole, die also mit geringerer Temperatur über einen Rücklauf – Sole-Rücklauf 12 – in das Erdreich zurückgeführt wird.
  • An die Wärmepumpe ist ein Heizkreislauf 13 angeschlossen. Heizmedium, insbesondere Wasser, wird mit erhöhter Temperatur von der Wärmepumpe 10 in einen Vorlauf 14 des Heizkreises 13 eingeleitet. Im Bereich des Heizkreises 13 wird durch die Wärmeverbraucher – Radiatoren, Heizkörper, Fußbodenheizung, Warmwasserspeicher – die Temperatur des Heizwassers abgebaut. Im Bereich eines Rücklaufs 15 des Heizkreises 13 herrscht demnach eine entsprechend geringere Temperatur. Der Temperaturabfall kann 5°C bis 10°C und mehr betragen.
  • Die in 1 schematisch dargestellte Anlage bzw. Einrichtung betrifft den gegenwärtigen Entwicklungsstand in der Praxis. Die Temperaturen sind als Beispiel den Leitungen zugeordnet, und zwar ausgerichtet auf eine Heizungsanlage (nicht gezeigt) mit Radiatoren. Bei dem Beispiel wird die Sole in Erdsonden durch das in der Tiefe etwa 10°C warme Erdreich erwärmt. Im Bereich des Eintritts der Sole in die Wärmepumpe 10 beträgt die Temperatur bei diesem Beispiel 2°C. Die Temperatur für den Heizkreis 13 ist im Vorlauf 14 auf 45°C erhöht. Der Rücklauf 15 des Heizkreises 13 weist noch eine für die Wärmepumpe 10 relevante Temperatur von 35°C auf.
  • 2 zeigt die Veränderung der Einrichtung bzw. Anlage bei erfindungsgemäßem Einsatz eines Wärmetauschers 16. Dieser ist der Wärmepumpe 10 räumlich und insbesondere funktional in besonderer Weise zugeordnet.
  • Der Wärmetauscher 16 dient zur Beeinflussung bzw. Einstellung der Temperatur der Medien, die der Wärmepumpe 10 zugeführt werden, also zum einen der Temperatur des Heizmediums im Rücklauf 15 des Heizkreises 13 und zum anderen der Sole im Sole-Vorlauf 11. Der Heizkreis-Rücklauf 15 führt mit einer Zuleitung 17 zum Wärmetauscher, durch diesen hindurch und über eine Rückleitung 18 vom Wärmetauscher 16 zur Eintrittsseite der Wärmepumpe 10.
  • Die Temperatur des Wassers im Heizkreis-Rücklauf 15 wird durch den Wärmetauscher 16 reduziert, bei dem vorliegenden Beispiel (2) beträgt die Temperatur des Mediums aus dem Rücklauf 15 noch 35°C an der Eintrittsseite des Wärmetauschers 16. An der Austrittsseite (Rückleitung 18) ist die Rücklauftemperatur auf 33°C bei diesem Beispiel reduziert. Dies entspricht der Eintrittstemperatur in die Wärmepumpe 10.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Medium der Wärmequelle, insbesondere Sole, über den Sole-Vorlauf 11 ebenfalls durch den Wärmetauscher 16 hindurchgeleitet. Über eine Vorlaufleitung 19 gelangt die Sole von dem Sole-Vorlauf 11 in den Wärmetauscher 16, bei dem vorliegenden Beispiel mit einer Temperatur von 6°C. Im Wärmetauscher 16 wird die Temperatur des Mediums erhöht, sodass in einer vom Wärmetauscher 16 zum Sole-Vorlauf 11 führenden Rücklaufleitung 20 eine höhere Temperatur von beispielsweise 8°C herrscht. Mit dieser gelangt das Medium der Wärmequelle in die Wärmepumpe 10, wodurch der Temperaturhub zwischen Medium der Wärmequelle und Medium des Heizkreises reduziert ist.
  • Von größerer Bedeutung als diese vergleichsweise geringe Änderung des Temperaturhubs ist aber die Erhöhung der Rücklauftemperatur des Mediums der Wärmequelle (Sole). Dies führt dazu, dass das Temperaturniveau auf der Quellenseite der Wärmepumpe wie beschrieben durch die Einfügung des Wärmetauschers gemäß 2 deutlich höher ist als bei der bekannten Ausführung von Anlagen gemäß 1 (Stand der Technik). Daraus ergibt sich gegenüber den sonst niedrigen Quellentemperaturen unter winterlichen Betriebsbedingungen eine wesentliche Verbesserung der Leistungszahl einer Wärmepumpe.
  • Üblicherweise wird in Wärmepumpenanlagen das Medium der Wärmequelle, entweder Sole (aus Erdsonden bzw. Erdkollektoren) oder Grundwasser oder Luft, der Wärmepumpe direkt zugeführt. Eine Besonderheit der Anlage gemäß 3 besteht darin, dass als Medium der Wärmequelle Wasser aus einem zusätzlichen Wasserspeicher 21 verwendet wird. Wie dargestellt entsteht so ein geschlossener Kreislauf vom Wasserspeicher 21 über die Zulaufleitung 22 zum Wärmetauscher 16 und von dort weiter über die Zuleitung 23 zur Wärmepumpe 10. Von dieser gelangt das Wasser über den Rücklauf 24 wieder in den Wasserspeicher 21. Dieser kann sowohl im Inneren eines Gebäudes wie auch im Außenbereich angeordnet sein.
  • Erwärmt wird das Wasser in diesem Speicher beispielsweise durch Solarwärme oder Erdwärme (die Sole wird in diesem Fall dann nicht mehr nur während des Ladevorgangs der Wärmepumpe gefördert, sondern kontinuierlich mit geringem Leistungsbedarf umgewälzt).
  • Durch die Kombination von Erdwärme und Solarwärme oder einem anderen Medium kann je nach den jahreszeitlichen Witterungsbedingungen die jeweils günstigste Energieform genutzt und so eine hohe Anlagen-Effizienz erreicht werden.
  • Der Speicher für das Quellen-Medium kann gemäß 4 auch so gestaltet werden, dass die für den Betrieb der Wärmepumpe erforderliche Wärme entweder aus einer Erdsondenanlage oder aus einer Solaranlage oder gleichzeitig aus beiden Quellen zugeführt wird und das Medium Sole dann nur bei Bedarf zusätzlich vom Wärmetauscher weiter erwärmt wird.
  • Die Anordnung nach 4 ermöglicht so einen fließenden Übergang zwischen Sommer- und Winterbetrieb. Im Sommer und noch in der Übergangszeit liefert die Solaranlage die für die Wärmepumpe notwendige Wärme, der Wärmetauscher wird nicht benötigt, die Wärmepumpe kann sogar mit einer höheren Vorlauftemperatur auf der Quellenseite betrieben werden. Ein Teil der zugeführten Wärme fließt über den Solerücklauf mit einer höheren Temperatur in die Erdsonden zurück, die so als Erdspeicher wirken.
  • Geht der Ertrag aus der Solaranlage im Winter stark zurück, wird die benötigte Wärme aus der Erdwärmeanlage bezogen; sinkt die Soletemperatur dann bei höherer Belastung ab, kann die Sole durch Zuschalten des Wärmetauschers auf einem gewünschten Temperaturniveau gehalten werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Wärmepumpe
    11
    Sole-Vorlauf
    12
    Sole-Rücklauf
    13
    Heizkreis
    14
    Vorlauf Heizkreis
    15
    Rücklauf Heizkreis
    16
    Wärmetauscher
    17
    Zuleitung zum Wärmetauscher
    18
    Rückleitung vom Wärmetauscher
    19
    Vorlaufleitung zum Wärmetauscher
    20
    Vorlaufleitung zur Wärmepumpe
    21
    Speicher (Sole oder Wasser)
    22
    Zuleitung zum Wärmetauscher
    23
    Zuleitung zur Wärmepumpe
    24
    Rückleitung zum Speicher
    25
    Erdsondenanlage
    26
    Solaranlage
    27
    Zuleitung zum Speicher
    28
    Rückleitung zum Wärmetauscher

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage, insbesondere Heizungsanlage, unter Einsatz mindestens einer Wärmepumpe (10), der ein Medium einer Wärmequelle (Sole, Grundwasser, Luft ..) über einen Quellenvorlauf (11) zugeführt und über einen Quellenrücklauf (12) abgeführt wird und an die mindestens ein Verbraucher – Wärmesenke – angeschlossen ist, insbesondere eine Heizungsanlage, mit an die Wärmepumpe (10) anschließendem Vorlauf (14) und Rücklauf (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Mediums des Heizungs-Rücklaufs (15) vor dem Eintritt in die Wärmepumpe (10) durch Wärmeentzug, insbesondere durch einen (zusätzlichen) Wärmetauscher (16) heruntergefahren und die gewonnene Wärme zur Erwärmung des Mediums der Wärmequelle (Sole, Grundwasser, Luft ...) genutzt wird.
  2. Verfahren zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage, insbesondere einer Heizungsanlage, unter Einsatz mindestens einer Wärmepumpe (10), der Wasser als Medium einer Wärmequelle über einen Vorlauf (23) zugeführt und über einen Rücklauf (24) abgeführt wird und an die mindestens ein Wärmeverbraucher – Wärmesenke – angeschlossen ist, insbesondere eine Heizungsanlage, mit an die Wärmepumpe (10) anschließendem Vorlauf (14) und Rücklauf (15), dadurch gekennzeichnet, dass das als Medium der Wärmequelle dienende Wasser aus einem Wasserspeicher (21) entnommen und über einen Vorlauf (22) einem Wärmetauscher (16) zugeleitet wird, in dem die Temperatur des Mediums des Heizungs-Rücklaufs (15) vor dem Eintritt in die Wärmepumpe (10) durch Wärmeentzug heruntergefahren und die gewonnene Wärme zur Erwärmung des Wassers aus dem Wasserspeicher (21) als Medium der Wärmequelle für den Betrieb der Wärmepumpe (10) genutzt wird.
  3. Verfahren zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage, insbesondere Heizungsanlage, unter Einsatz mindestens einer Wärmepumpe (10), der ein Medium einer Wärmequelle (Sole, Grundwasser, Luft ..) über einen Quellenvorlauf (11) zugeführt und über einen Quellenrücklauf (12) abgeführt wird und an die mindestens ein Verbraucher – Wärmesenke – angeschlossen ist, insbesondere eine Heizungsanlage, mit an die Wärmepumpe (10) anschließendem Vorlauf (14) und Rücklauf (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Mediums des Heizungs-Rücklaufs (15) vor dem Eintritt in die Wärmepumpe (10) durch Wärmeentzug, insbesondere durch einen (zusätzlichen) Wärmetauscher (16) heruntergefahren und die gewonnene Wärme über die Zuleitung (27) dem Speicher (21) zum Erwärmen des Quellenmediums (Sole) zugeführt wird.
  4. Einrichtung zur Wärmegewinnung, insbesondere mit einer Heizungsanlage, unter Einsatz einer Wärmepumpe (10), der ein Medium einer Wärmequelle (Sole, Grundwasser, Luft ...) über einen Vorlauf (11) zugeführt und über einen Rücklauf (12) abgeführt wird, wobei an die Wärmepumpe (10) ein Vorlauf (14) und ein Rücklauf (15) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zur Wärmepumpe (10) mindestens ein (zusätzlicher) Wärmetauscher (16) wirksam ist, durch den das Medium des Heizkreis-Rücklaufs (15) hindurchgeführt wird, wobei die dem Heizkreis-Rücklauf (15) entzogene Wärme im Bereich des Wärmetauschers (16) einem Wärmeverbraucher, insbesondere dem Quellenvorlauf (11) der Wärmepumpe (10) zugeführt wird.
  5. Einrichtung zur Wärmegewinnung, insbesondere mit einer Heizungsanlage, unter Einsatz einer Wärmepumpe (10), der Wasser als Medium einer Wärmequelle über einen Vorlauf (23) zugeführt und über einen Rücklauf (24) abgeführt wird, wobei an die Wärmepumpe (10) ein Heizkreis (13) mit einem Vorlauf (14) und einem Rücklauf (15) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Wärmepumpe (10) zugeordneter und insbesondere in der Nähe der Wärmepumpe (10) angeordneter Wasserspeicher (21) als Wärmequelle dient und benachbart zur Wärmepumpe (10) mindestens ein (zusätzlicher) Wärmetauscher (16) angeordnet ist, durch den das Medium des Heizkreis-Rücklaufs (15) hindurchführbar ist, wobei die dem Heizkreis-Rücklauf (15) entzogene Wärme im Bereich des Wärmetauschers (16) dem von dem Speicher (21) kommenden Vorlauf (22) und weiter über den Vorlauf (23) der Wärmepumpe (10) zuführbar ist.
  6. Einrichtung zur Wärmegewinnung, insbesondere mit einer Heizungsanlage, unter Einsatz einer Wärmepumpe (10), der ein Medium einer Wärmequelle (Sole, Grundwasser, Luft ...) über einen Vorlauf (11) zugeführt und über einen Rücklauf (12) abgeführt wird, wobei an die Wärmepumpe (10) ein Vorlauf (14) und ein Rücklauf (15) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zur Wärmepumpe (10) mindestens ein (zusätzlicher) Wärmetauscher (16) wirksam ist, durch den das Medium des Heizkreis-Rücklaufs (15) hindurchgeführt wird, wobei die dem Heizkreis-Rücklauf (15) entzogene Wärme im Bereich des Wärmetauschers (16) über die Zuleitung (27) einem Wasserspeicher (21) zugeführt wird.
  7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Wärmetauschers (16) das zur Wärmepumpe zurückfließende Medium des Heizkreises (13) (Wärmesenke) abgekühlt und andererseits das Medium der Wärmequelle (Sole, Grundwasser, Luft ...) hinsichtlich der Temperatur des Vorlaufs (11) für die Wärmepumpe (10) erhöht wird.
  8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Wärmepumpe (10) ein Wasserspeicher (21) angeordnet ist, dessen Wasserinhalt als Medium der Wärmequelle dient und das im Bereich des Wärmetauschers (16) erwärmt wird durch den Rücklauf des Heizkreises (17).
  9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Wärmetauschers (16) das zur Wärmepumpe (10) zurückfließende Medium des Heizkreises (13) – Wärmesenke – abgekühlt und andererseits das Medium der Wärmequelle – Wasser aus dem Wasserspeicher (21) – vor dem Eintritt in die Wärmepumpe (10) erwärmt wird.
  10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wirkung mindestens eines Wärmetauschers (16) für den Heizkreis-Rücklauf (15) – Rücklauf des Heizkreises (13) – eine Erhöhung der Temperatur des Mediums einer Wärmequelle in einem Speicher erreicht wird.
DE201310018428 2013-01-07 2013-11-04 Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe Withdrawn DE102013018428A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310018428 DE102013018428A1 (de) 2013-01-07 2013-11-04 Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe
DE102014008836.7A DE102014008836B4 (de) 2013-11-04 2014-06-20 Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Wärmegewinnungsanlagen mit Wärmepumpe

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013000192 2013-01-07
DE102013000192.7 2013-01-07
DE102013002125.1 2013-02-08
DE102013002125 2013-02-08
DE201310018428 DE102013018428A1 (de) 2013-01-07 2013-11-04 Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013018428A1 true DE102013018428A1 (de) 2014-07-10

Family

ID=51019127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310018428 Withdrawn DE102013018428A1 (de) 2013-01-07 2013-11-04 Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013018428A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208079A1 (de) * 2017-05-12 2018-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Wärmeausbeute einer Wärmequelle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208079A1 (de) * 2017-05-12 2018-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Wärmeausbeute einer Wärmequelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2098791A1 (de) Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser
DE102009056707A1 (de) Dampfkraftwerk mit Solarkollektoren
EP3447403B1 (de) Betriebsverfahren für wärmegewinnungsanlagen, luft/flüssigkeit-wärmetauschereinheit und wärmegewinnungsanlage
DE2250794A1 (de) Kondensationseinrichtung fuer dampfturbinenkraftwerke
DE1940052A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Trockenkuehlturmes bei hohen Lufttemperaturen
EP2287547B1 (de) Wärmepumpe und Verfahren zur Regelung der Quelleneintrittstemperatur an der Wärmepumpe
AT505065B1 (de) Verfahren zur bereitstellung von thermischer energie
DE4007016A1 (de) Anlage zur geothermalen waerme- und wasserversorgung
DE2916530A1 (de) Verfahren und einrichtung zur erzeugung und verteilung thermischer energie mit kompensationsverlagerung in geothermische schichten
DE102013018428A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Wärmegewinnungsanlage mit Wärmepumpe
DE1020997B (de) Verfahren zur Wärmeübertragung in Richtung auf höhere Temperatur
DE202007016412U1 (de) Heizungsanlage
DE102014008836B4 (de) Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Wärmegewinnungsanlagen mit Wärmepumpe
EP2479503A1 (de) Vorrichtung zur Erwärmung von Wasser, insbesondere zur Warmwasserbereitung in einem Gebäude
DE10306148B3 (de) Wärmetauscher-Vorrichtung für den Kältekreislauf einer Wärmepumpe
DE102008016128A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Erdwärme
AT504399B1 (de) Absorptionskältemaschine
WO2013034139A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur speicherung und rückgewinnung von thermischer energie
AT516313B1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Wärmegewinnungsanlagen mit Wärmepumpe und Wärmetauscher
DE102008064252A1 (de) Wärmekraftmaschine in barometrischer Aufstellung mit Kondensationswärme-Rückgewinnung
DE102012101106A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage
DE3019475A1 (de) System zur waermegewinnung aus solar- bzw. umgebungsenergie
DE102020101227B4 (de) Schichtwärmespeicher
AT506812B1 (de) Wärmepumpenanlage, insbesondere sole-erdwärmepumpenanlage
DE102022113675A1 (de) Vorrichtung zur Erwärmung von Frischwasser sowie zugehöriges Verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority
R118 Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority

Effective date: 20140620