-
Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem in modularer Bauweise, insbesondere mit einer Anordnung mit einer Trägerstruktur und daran montierbaren Modulen, wie einer Wärmepumpe, einem Wärmespeicher und einer Lüftungsvorrichtung.
-
Hintergrund
-
Heizanlagen zum Heizen von Wohnräumen und zur Bereitstellung von Warmwasser sind nicht nur im Hinblick auf die Einsparung von Energie in ständiger Entwicklung. Auch besteht ständiger Bedarf, Heizungs- und Warmwassersysteme nicht nur für Neubauten, sondern auch für die Modernisierung von Bestandsbauten zu entwickeln, welche in eine bestehende Infrastruktur integriert werden können.
-
Zentrale Heizungsanlagen insbesondere in Mehrfamilienwohnhäusern verteilen von zentraler Stelle Wärme für Heizung und Trinkwasser (Warmtrinkwasser) zu den Wohneinheiten. Hierbei entstehen jedoch hohe Verluste an Wärmeleistung, da die Rohre mit der Verteilleistung auch durch nicht geheizte Bauteile geführt werden müssen. Im Sommer entstehen dagegen unzulässige Wärmebelastungen durch die durch das Gebäude geführten Warmwasserleitungen für das Trinkwasser. Eine Abrechnung erfolgt durch den Vermieter mit dem Mieter über Wärmemengenzähleinrichtungen. Eine hierzu besser geeignete Anlagekonstellation ist eine Heizungsanlage pro Wohnung wie zum Beispiel mit Gasthermen möglich. Die Abrechnung (hier Gas) erfolgt vom Mieter direkt mit dem Energieversorgungsunternehmen. Die wärmeführenden Leitungen sind kurz und nur innerhalb der zugehörigen Wohneinheit. Der Einsatz von energiesparenden dezentralen Wärmepumpensystemen ist bisher nicht möglich.
-
Wärmepumpen stellen eine umweltfreundliche und effiziente Art der Gewinnung von Wärme zum Heizen und/oder Bereitstellen von Warmwasser dar. Es wird aus einer Wärmequelle zunächst Energie zugeführt, insbesondere aus der Umgebung, beispielsweise dem Erdboden oder der Umgebungsluft. Bei einer Grundwasserwärmepumpe, auch Wasser-Wasser-Wärmepumpe genannt, wird die Energie aus dem Grundwasser gewonnen, welches gegenüber dem Erdboden und der Umgebungsluft eine ganzjährig nahezu konstante Temperatur hat.
-
Heizanlagen mit Wärmepumpen kommen immer häufiger bei neuen Einfamilienhäusern zum Einsatz. Insbesondere beim Einsatz eines Wärmepumpensystems in Mehrfamilienhäusern sind jedoch eine entsprechend größere Anlage und eine aufwändige Installation notwendig, um die Wärme zu den einzelnen Wohnungen des Mehrfamilienhauses zu führen. Während dies bei Neubauten berücksichtigt werden kann, ist eine Nachrüstung eines solchen Systems in bestehenden Mehrfamilienhäusern oftmals schwierig oder gar unmöglich und kann zudem mit hohen Kosten verbunden sein. Beispielsweise fehlt es in bestehenden Wohnungen meist an Platz für eine derartige Anlage. Auch für die Installation in Küchen oder Bädern sind bekannte Systeme nicht geeignet. Außerdem ist die Installation eines Wärmepumpensystems oftmals schwierig.
-
Ein Wärmetransportsystem ist in
EP 2 470 842 B1 offenbart. Dieses umfasst einen Kompressor, einen Verdampfer mit einer Primärverdampferseite und einer Sekundärverdampferseite zur Entnahme von Wärme aus der Primärverdampferseite und zur Abgabe dieser Wärme an die Sekundärverdampferseite, einen Kondensator mit einer Primärkondensatorseite und einer Sekundärkondensatorseite zur Entnahme von Wärme auf der Primärkondensatorseite und zur Abgabe dieser Wärme auf der Sekundärkondensatorseite, einen Medienkreislauf, wobei die Sekundärverdampferseite und die Primärkondensatorseite in den Medienkreislauf integriert sind und wobei der Kompressor in den Medienkreislauf stromabwärts des Verdampfers integriert ist. Die Wärmetransportvorrichtung umfasst ein Befestigungsteil, um die Wärmetransportvorrichtung an einer Wand oder Decke zu befestigen, sowie einen Teilrahmen, wobei der Teilrahmen elastisch in Bezug auf das Befestigungsteil angeordnet ist und wobei der Kompressor auf dem Teilrahmen angeordnet ist.
-
CH 701 134 A2 offenbart eine Vorrichtung zur Wärmeregelung einer Heizungsanlage, welche eine Regelungseinheit mit unterschiedlichen Komponenten umfasst, wobei die Regelungseinheit Anschlüsse für wenigstens einen Heizkreis, wenigstens einer Heizquelle, zur Wärmeeinspeisung und wenigstens einen Pufferspeicher zur Wärmespeicherung aufweist. Es ist dabei vorgesehen, dass die Komponenten der Regelungseinheit inklusive ihrer Verbindungselemente in einem Gehäuse vorinstalliert sind und das Gehäuse an seinen Gehäuseseiten Schnittstellen zum Anschluss der verschiedenen Komponenten der Heizungsanlage aufweist.
-
Ein Schrankkombinationsabschnitt mit einer Lüftungsvorrichtung ist in
EP 1 870 644 A2 offenbart. Die Lüftungsvorrichtung weist einen ersten Lüftungskanal auf, um Außenluft aufzubereiten und als Zuluft einem Raum zuzuführen, und einen zweiten Lüftungskanal, um Abluft aus dem Raum abzuführen und als Fortluft der Umgebung zuzuführen. Die Lüftungsvorrichtung enthält verschiedene Komponenten einschließlich eines Gebläses.
-
CH 708 598 A1 offenbart eine Anordnung zum Temperieren von Gebäuderäumen und zur Bereitstellung von Warmwasser. Diese Anordnung umfasst eine zentrale Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Fluids in einem zentralen Speicher, mehrere dezentrale Warmwasserspeicher, mehrere dezentrale Wärmepumpen. Die Anordnung umfasst mehrere mit dem zentralen Speicher verbundene, dezentrale Kreisläufe zum Temperieren von einem oder mehreren Gebäuderäumen, wobei die dezentralen Wärmepumpen je an einem der dezentralen Kreisläufe angeschlossen sind.
-
Zusammenfassung
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wärmepumpensystem bereitzustellen, welches eine einfache und kostengünstige Installation in einem Mehrfamilienhaus, insbesondere zur Nachrüstung, beispielsweise im Rahmen einer Renovierung oder Sanierung eines bestehenden Mehrfamilienhauses erlaubt.
-
Zur Lösung ist ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
-
Gemäß einem Aspekt ist ein System zum Bereitstellen von Wärme geschaffen, insbesondere für ein Mehrfamilienhaus, welches zumindest eine Zentraleinheit und zumindest eine Anordnung zum Bereitstellen von Wärme wie im Folgenden beschrieben umfasst. Die Zentraleinheit weist eine Wärmepumpe auf, die eingerichtet ist, das erste Wärmeträgermedium mit der ersten Temperatur bereitzustellen, und ist mit der zumindest einen Anordnung verbunden oder verbindbar, sodass das erste Wärmeträgermedium der zumindest einen Anordnung zuführbar ist.
-
Es ist eine Anordnung zum Bereitstellen von Wärme, insbesondere zum Heizen von Wohnraum und Bereitstellen von Warmwasser geschaffen. Die Anordnung, welche auch als Einheit bezeichnet werden kann, umfasst eine Trägerstruktur sowie Module (auch als „Funktionsmodule“ bezeichnet), welche die verschiedenen Funktionen der Anordnung bereitstellen, wie eine Wärmepumpe und einen Wärmespeicher. Die Module sind derart an der Trägerstruktur montierbar, dass sie unabhängig voneinander jeweils an zumindest einem Anschluss lösbar anschließbar und darüber mit Leitungen eines Systems verbindbar sind. Durch das Vorsehen der Trägerstruktur können die Module einfach montiert und auch demontiert werden. Die Module können unabhängig voneinander, d.h. modular montiert und auch ausgetauscht werden.
-
Die Erfindung ermöglicht auch in kleineren Wohneinheiten den Einsatz einer energiesparenden Wärmepumpenanlage mit Trinkwasserversorgung, vorzugsweise inklusive einer Wohnraumlüftung, wie nachfolgend noch genauer erläutert. Durch die modulare Konstruktion kann die erfindungsgemäße Anordnung integraler Bestandteil einer Küchenzeile sein. Es können Anschlussmöglichkeiten in ein Steckdosensystem vorgesehen werden, sodass die Einheit wandbündig verbaut werden kann. Lediglich der Frontbereich muss zugänglich sein.
-
Neben der Wärmepumpe und dem Wärmespeicher umfassen die Module des Weiteren eine Lüftungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, Abluft aus dem Inneren des Wohnraums nach außen und Frischluft von außen in das Innere des Wohnraums zu führen, wobei die Lüftungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass sich Frischluft und Abluft nicht vermischen und Wärme zwischen Frischluft und Abluft austauschbar ist. Die Lüftungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Wärmetauscher, wie einen Kreuzstromwärmetauscher, um Wärme zwischen Frischluft und Abluft auszutauschen. Die Lüftungsvorrichtung erlaubt eine kontrollierte Wohnraumlüftung, welche bei Bedarf zum Einsatz kommt, um z.B. Feuchtigkeit aus dem Wohnraum zu entfernen, um Schimmelbildung zu verhindern.
-
Das System weist des Weiteren eine Entfeuchtungsvorrichtung auf, welche mit der Lüftungsvorrichtung gekoppelt und der Lüftungsvorrichtung in Zuführrichtung der Frischluft vorgeschaltet ist, wobei die Entfeuchtungsvorrichtung einen Wärmetauscher, wie einen Rohrwärmetauscher, aufweisen kann. Durch die vorgeschaltete Entfeuchtung wird Kondensat in der Anordnung vermieden, da die zugeführte Frischluft bereits vorgewärmt wird bevor sie die Lüftungsvorrichtung der Anordnung erreicht.
-
Die Trägerstruktur kann eine Rahmenstruktur („Trägerrack“) aufweisen, welche eingerichtet ist, zumindest die Wärmepumpe und den Wärmespeicher zu tragen. Vorzugsweise umfasst die Trägerstruktur ein Rahmengestell, z.B. aus Metall oder zumindest mit Metall ummantelt, und gegebenenfalls zumindest einen Einlegeboden, Montagewinkel oder dergleichen. Die Module können dann in das Rahmengestell eingehängt werden. Die Module können beispielsweise übereinander montiert werden.
-
Die Grundmontage kann somit über das Trägerrack erfolgen, das unabhängig von den Modulen vormontiert werden kann. Hier können insbesondere alle erforderlichen Systemleitungen wie Quellwasser, Kaltwasser, Trinkwasser und Heizungswasser angeschlossen werden. Der Einbau der Funktionsmodule kann ohne Spezialwerkzeuge bei Fertigstellung eingeschoben werden. Die Anlage ist dann sofort betriebsbereit.
-
Es ist vorzugsweise eine Anschlussanordnung mit zumindest einem Anschluss für die Wärmepumpe und für den Wärmespeicher vorgesehen, an welchem die Wärmepumpe bzw. der Wärmespeicher unabhängig voneinander lösbar anschließbar und darüber mit Leitungen eines Systems verbindbar sind. Die Anschlussanordnung kann eine Rückwand aufweisen, an welcher die Anschlüsse angeordnet sind und welche an die Trägerstruktur angepasst ist, so dass die Module an die jeweiligen Anschlüsse anschließbar sind. Die Rückwand mit den Anschlüssen kann zum Beispiel in Trockenbauweise ausgeführt sein. Die Rückwand kann auf diese Weise mit den Anschlüssen beispielsweise in einer Wohnung vormontiert werden, wobei die Module dann einzeln einfach angebracht und angeschlossen werden können. Dazu wird die Trägerstruktur an die Rückwand gestellt, so dass die Module beim Montieren an der Trägerstruktur an die jeweils passenden Anschlüsse in der Rückwand angeschlossen werden können.
-
Die Anschlüsse weisen vorzugsweise Steckverbindungen oder Kupplungen auf, welche jeweils eine Verschluss- oder Ventileinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die Anschlüsse beim Abnehmen bzw. bei Abwesenheit der jeweiligen Einheit fluiddicht zu verschließen. Auf diese Weise ist ein einfaches Anschließen ohne Fachkenntnisse möglich. Insbesondere muss ein Leitungssystem nicht entleert werden, um die Module zu tauschen.
-
Es können weitere Funktionsmodule, wie ein weiterer Wärmespeicher, ein Luftverdampfer, usw. vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann dann eine weitere Trägerstruktur, z.B. neben der ersten Trägerstruktur vorgesehen sein, an welcher die weiteren Module montiert werden.
-
Die Trägerstruktur kann zumindest teilweise einen Geräteschrank definieren, wobei der Geräteschrank eine Breite von etwa 400 bis 600 mm, eine Tiefe von etwa 400 bis 600 mm und eine Höhe von etwa 1600 bis 2100 mm aufweist vorzugsweise eine Breite von 600 mm, eine Tiefe von 600 mm und eine Höhe von 2100 mm. Die Anordnung kann somit beispielsweise als Einbauschrank für eine Küchenzeile ausgebildet werden. Dabei können dann einfache Seitenwände und eine hochwertige Front verbaut werden, um sich in die Küchenzeile einzufügen. Der kompakte Aufbau mit einem maximalen Platzbedarf von einer Fläche von ca. 600 x 600 mm und einer Höhe von etwa 2100 mm ist besonders vorteilhaft für eine Nachrüstung in bestehenden Mehrfamilienhäusern.
-
Die Wärmepumpe und der Wärmespeicher können dabei Wärme bzw. Warmwasser auf folgende Weise bereitstellen: Der Wärmepumpe kann ein erstes Wärmeträgermedium mit einer ersten Temperatur zugeführt werden, wobei die Wärmepumpe eingerichtet sein kann, ein zweites Wärmeträgermedium auf eine zweite Temperatur zu erwärmen, welche höher ist als die erste Temperatur, wobei das zweite Wärmeträgermedium dem Wärmespeicher und/oder einem Heizkreislauf zuführbar ist, d.h. zur Versorgung eines Heizkreislaufs und/oder zum Erwärmen von Wasser in dem Wärmespeicher auf zumindest die zweite Temperatur dienen kann. Das erste Wärmeträgermedium kann mittels einer Zentraleinheit, welche ebenfalls eine Wärmepumpe aufweisen kann (siehe unten), auf die erste Temperatur gebracht werden.
-
Insbesondere kann die Wärmepumpe derart mit dem Wärmespeicher verbunden sein, dass das zweite Wärmeträgermedium von der Wärmepumpe wahlweise dem Wärmespeicher oder dem Heizkreislauf zuführbar ist. Insbesondere kann eine Regelung abhängig vom Bedarf erfolgen. Bei Anforderung von Warmwasser, also warmem Trinkwasser, wird das Wärmeträgermedium dem Wärmespeicher vorrangig zugeführt. Auch bei keiner Anforderung von Wärme wird die Wärmepumpe weiter betrieben und das Wärmeträgermedium dem Wärmespeicher zugeführt. Ist Heizleistung im Heizkreislauf erforderlich, wird das Wärmeträgermedium dann anstatt dem Wärmespeicher dem Heizkreislauf zugeführt. Vorlaufzeiten der Wärmepumpe werden so vermieden. Gleichzeitig wird nur ein Wärmespeicher mit einfacher Regelung für Heizung und Warmwasser benötigt.
-
Der Wärmespeicher ist vorzugsweise als Pufferspeicher ausgebildet, der einen Wärmetauscher zum Erwärmen von Trinkwasser mittels des zweiten Wärmeträgermediums aufweist. Insbesondere kann dazu kaltes Trinkwasser über einen Anschluss dem Wärmetauscher zugeführt, im Durchlaufprinzip erwärmt und über einen Warmwasseranschluss abgegeben werden. Ein solcher Speicher wird auch als Hygienespeicher bezeichnet, da das Trinkwasser selbst nicht gespeichert, sondern im Durchlauf erwärmt wird, sodass beispielsweise kein Risiko einer Verunreinigung mit Legionellen besteht.
-
Das zweite Wärmeträgermedium kann insbesondere Wasser sein, insbesondere Betriebswasser, und die zweite Temperatur kann zwischen ungefähr 40°C und 60 °C, vorzugsweise zwischen ungefähr 45°C und 55 °C liegen. Als Betriebswasser wird dabei im Gegensatz zu Trinkwasser Wasser bezeichnet, welches keine Trinkwasserqualität aufweisen muss, beispielsweise Heizungswasser. Da der Wärmespeicher Betriebswasser speichert, muss daher beispielsweise im Hinblick auf Legionellenbildung auch keine Erwärmung auf mindestens 60 °C erfolgen. Die zweite Temperatur ist daher insbesondere kleiner als 60°C. Sie ist jedoch vorzugsweise mindestens so hoch, um das Trinkwasser unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten im Durchlaufprinzip auf eine gewünschte Temperatur erwärmen zu können, beispielsweise auf zumindest 40°C. Mit der oben beschriebenen Regelung kann so mittels des mit Betriebswasser versorgten Wärmespeichers ohne Auswirkungen der Vorlaufzeiten der Wärmepumpe Heizleistung bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann mittels des Wärmespeichers bei Bedarf schnell Warmwasser bereitgestellt werden. Es ist somit nur ein Wärmespeicher mit einfacher Regelung zur Bereitstellung von Heizung und Warmwasser notwendig.
-
Die Zentraleinheit ist vorzugsweise eingerichtet, in einem zentralen Bereich des Mehrfamilienhauses installiert zu werden, beispielsweise im Keller oder auch im Freien. Wie oben beschrieben sind die einzelnen Anordnungen mit den Funktionsmodulen Wärmepumpe, Wärmespeicher und ggf. Lüftung vorzugsweise eingerichtet, in einer Wohnung des Mehrfamilienhauses installiert zu werden, insbesondere als Einbauschrank in einer Küche.
-
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines modularen Wärmepumpensystems,
- 2 eine schematische Darstellung einer Einheit,
- 3 eine Ansicht einer Einheit in Form eines Einbauschranks,
- 4 eine Ansicht einer Wärmepumpe,
- 5 eine Ansicht eines Wärmespeichers und
- 6 eine Ansicht eines Lüftungsgeräts.
-
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
-
In 1 ist schematisch eine Schaltskizze eines modularen Wärmepumpensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Einfachheit halber ist neben der Zentrale 5 nur eine Einheit 1 dargestellt. Es versteht sich, dass je nach Bedarf, beispielsweise im Falle eines Mehrfamilienhauses mehrere Einheiten 1 an die Zentrale 5 auf die gleiche Weise angeschlossen sein können. Beispielsweise kann eine Einheit 1 pro Wohnung des Mehrfamilienhauses vorgesehen sein. Gegebenenfalls, insbesondere bei größeren Wohnungen, beispielsweise von mehr als 70 m2 kann auch mehr als ein Modul pro Wohnung vorgesehen sein.
-
Eine Einheit 1 kann beispielsweise als Schrank zum Einbau in eine Küche bereitgestellt werden wie in 3 dargestellt. Der Schrank kann Abmessungen (B x T x H) von 600 mm x 600 mm x 2100 mm aufweisen und zumindest eine Wärmepumpe 2 (siehe auch 4) und einen Wärmespeicher 3 (siehe auch 5; auch als „Hygienespeicher“ bezeichnet) enthalten sowie gegebenenfalls ein Lüftungsgerät 4 (siehe auch 6). Ebenfalls kann Platz zum Einschub eines MSR-Moduls (Modul mit Mess-, Steuer- und Regelungstechnik) vorgesehen sein. Das MSR-Modul ist in 3 nicht abgebildet. Der Schrank kann zur Montage der Module ein Rahmengestell oder Trägerrack 6, ggf. aus Metall oder mit Metallummantelung, mit Montagevorrichtungen 7, wie festen und/oder verstellbaren Einlegböden, Winkeln und dergleichen aufweisen, an welchem die Module 2, 3, 4 lösbar montiert sind.
-
Es kann eine Rückwand (nicht dargestellt) vorgesehen sein, an welcher die Anschlüsse angeordnet sind (vgl. 2). Dazu können entsprechende Kupplungen, wie Schraub- oder Steckverbindungen vorgesehen sein, welche einen Austausch der Module, insbesondere der Wärmepumpe 2 und des Wärmespeichers 3 ohne Entleeren des Gesamtsystems erlauben. Dies kann durch entsprechende Ventile in den Steckverbindungen ermöglicht werden. Hinter oder in der Rückwand laufen entsprechende Anschlussleitungen, um die Einheit 1 mit dem Gesamtsystem verbinden zu können. Die Rückwand kann in Trockenbauweise in der Wohnung vormontiert sein oder auch als Teil des Schranks gesehen werden.
-
Über das Trägerrack 6 erfolgt die Grundmontage (daher auch als „Grundrack bezeichnet), das vorzugsweise unabhängig vorzumontieren ist. Hier werden alle erforderlichen Systemleitungen wie Quellwasser, Kaltwasser, Trinkwasser und Heizungswasser angeschlossen. Der Einbau der Funktionsmodule (Wohnraumlüftungsgerät 4, MSR Bauteil, Wärmepumpenmodul 2, Hygienespeicher 3) kann ohne Spezialwerkzeuge bei Fertigstellung durch einfaches Einschieben in das Trägerrack 6 erfolgen. Die Einheit 1 ist sofort betriebsbereit.
-
Der Schrank kann neben der Rückwand und dem Rahmengestell Seitenwände 8 und eine Fronttür (nicht dargestellt) aufweisen. Die Fronttür kann mit einem Dekor gestaltet sein, um sich in einen Wohnraum optisch ansprechend einzugliedern. Es können Bedienelemente, ein Display etc. an der Fronttür oder ggf. auch innen vorgesehen sein. Es versteht sich, dass weitere Schnittstellen, wie ein elektrischer Anschluss, eine Datenschnittstelle (z.B. LAN und/oder WLAN) vorgesehen sein können. Die Konstruktion erlaubt den Einbau der Einheit 1 beispielsweise als Bestandteil einer Küchenzeile. Durch die Anschlussmöglichkeiten in ein Steckdosensystem kann die Einheit wandbündig verbaut werden. Lediglich der Frontbereich muss zugänglich sein.
-
Zusätzlich kann eine weitere Einheit, gegebenenfalls ebenfalls in Form eines Schranks vorgesehen sein, welches z.B. einen weiteren Speicher für Warmwasser und/oder einen Luftverdampfer beherbergen kann.
-
Wie in 1 dargestellt, stellt die Zentrale 5, die ebenfalls als Wärmepumpe ausgestaltet ist, vorgewärmtes Wasser bereit, welches in einem Tank 9 gespeichert wird, z.B. ein 10.000-Liter-Tank. Das Wasser in dem Tank 9 kann zusätzlich beispielsweise über eine Elektroheizung 11 erwärmt werden, welche z.B. mittels einer Solaranlage 10 mit Strom versorgt werden kann.
-
Das Wasser in dem Tank 9 kann eine Temperatur von 5 °C bis 20 °C aufweisen und wird der Wärmepumpe 2 über eine Leitung 12 zugeführt. Die Wärmepumpe 2 stellt dann erwärmtes Wasser bereit, welches über eine Zuleitung 17 dem Warmwasserspeicher 3 oder nach Bedarf über eine Zuleitung 13 dem Heizkreislauf 14 zugeführt wird. Ein entsprechendes Umschaltventil wird geregelt, um zwischen den Zuleitungen 13 und 17 umzuschalten. Über einen Wärmetauscher 16 im Wärmespeicher 3 wird Kaltwasser im Durchlaufprinzip erwärmt und zur Warmwasserversorgung 15 bereitgestellt, wobei bei Anforderung von Warmwasser vorrangig der Wärmespeicher 3 von der Wärmepumpe 2 bedient wird. Der Wärmespeicher 3 ist somit ein Pufferspeicher („Hygienespeicher“), welcher mit Betriebswasser, insbesondere dem Heizungswasser, gespeist wird, sodass keine Erwärmung über 60 °C erforderlich ist. Vorzugsweise ist die Temperatur des Betriebswassers jedoch mindestens 40 °C, um eine gewünschte Warmwassertemperatur bereitstellen zu können.
-
Die Anordnung bzw. Einheit 1 enthält ein Lüftungsgerät 4, um eine kontrollierte Wohnraumbelüftung zu gewährleisten. Warme und feuchte Abluft 18 wird dem Lüftungsgerät 4 zugeführt, welches einen Kreuzstromwärmetauscher 22 aufweisen kann. Der als Enthalpiewärmetauscher ausgestaltete Wärmetauscher 22 gibt die Wärme und Feuchtigkeit an die zugeführte Außenluft 20 ab, so dass die Zuluft 19 erwärmt und befeuchtet wird. Dazu ist eine entsprechende Membran vorgesehen, welche die Luftströme trennt, um beispielsweise die Übertragung von Verunreinigungen zu verhindern, die Übertragung von Luftfeuchtigkeit jedoch zu erlauben. Die Abluft 21 wird dann nach außen abgeführt. Das System kann des Weiteren einen Wärmetauscher aufweisen, welcher als Entfeuchter 23 fungiert und die zugeführte Außenluft bereits vorwärmt, um Bildung von Kondenswasser im Lüftungsgerät 4 zu verhindern.
-
In 2 ist eine Einheit 1 schematisch dargestellt. Diese weist ein Lüftungsgerät 4 (A), ein MSR-Modul (B), ein Wärmepumpenmodul 2 (C) und einen Wärmespeicher 3 (D) auf. Als externe Wärmequellen kommen eine Wärmepumpe, Solarenergie, Erdreicherwärme oder ein Brunnen in Frage. In 2 sind insbesondere auch die Anschlüsse schematisch dargestellt. Das Wärmepumpenmodul 2 weist hier folgende Anschlüsse auf: Eingang Quellwasser (a), Ausgang Quellwasser (b), Rücklauf Speicher (c), Rücklauf Heizung (d), Vorlauf Speicher (e) und Vorlauf Heizung (f). Der Hygienespeicher 3 weist hier folgende Anschlüsse auf: Kaltwasser (g), Trinkwasser (h), Rücklauf Speicher (i) und Vorlauf Speicher (j).
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Funktionsmodule im Einzelnen erläutert.
-
A. Lüftungsgerät
-
Das Lüftungsgerät 4 wird in den oberen Teil des Racks 6 montiert. Das Lüftungsgerät 4 umfasst einen Kreuzstromwärmetauscher, einen regelbaren Abluftventilator und Filtereinheiten zum Schutz des Tauschers. Die Raumluft wird nicht kälter entwärmt wie der derzeitige Taupunkt, sodass in dem Gerät kein Kondensat ausfällt. Die Ausfällung des Abluftkondensats erfolgt in einen dem Lüftungsgerät 4 vorgeschalteten Kondensatausfäller. Hierzu wird die Abluft aus der Wohneinheit gegen die Außenluft über einer Tauscherfläche geführt. Das Kondensat wird hier abgeführt.
-
B. MSR-Modul
-
Das Einschubmodul MSR wird über Stecker und Steckverbindungen mit dem Rack 6 verbunden. In diesem Bauteil befinden sich alle Komponenten zur Steuerung und Regelung des Lüftungsgerätes 4 und des Wärmepumpenmoduls 2. Es kann eine Verbindung zum Internet vorgesehen sein über einen Stecker und Kabel oder auch WLAN. Die verbaute Steuerung und Regelung wird ausschließlich digital angesprochen. Wesentliche Informationen über Verbrauch, aber auch Betriebsstörungen können ausgelesen werden.
-
C. Wärmepumpenmodul
-
Das Wärmepumpenmodul 2 umfasst einen Verdichter mit kältetechnischer Verrohrung, einen Verdampfer (Wärmetauscher als Plattentauscher), einen Kondensator (Wärmetauscher als Plattentauscher), Umschaltventile für Heizung/Trinkwasser, eine Quellpumpe und eine Heizungspumpe. Das Wärmepumpenmodul 2 ist zum Einbau in die Einheit 1 vorzugsweise betriebsbereit vorgefertigt.
-
D. Hygienespeichermodul
-
Der Speicher des Hygienespeichermoduls 3 ist gedämmt und vorinstalliert. In dem Speicher befindet sich ein Wärmetauscher zur Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip. Dem Speicher wird das von der Wärmepumpe 2 erwärmte Betriebswasser zugeführt, welches über den Wärmetauscher das Trinkwasser erwärmt.
-
Die vorbeschriebenen Funktionsmodule werden wie folgt installiert. Im Vorinstallationszustand wird das Grundrack 6 aufgestellt. Die Versorgungsmedien werden installiert (Quellwasser / Vor- und Rücklauf, Kaltwassereinspeisung, Trinkwasserausgang, Heizung / Vor- und Rücklauf, Stromversorgung (in der Regel 230 V) und Internetanschluss. Nach Fertigstellung aller Arbeiten, werden die Module in das Rack geschoben. Die Einheit ist betriebsbereit.
-
Es ist vorgesehen, dass eine Wohneinheit jeweils eine Einheit 1 erhält. Die Zu- und Abluft wird über Kanäle dem Gerät zugeführt und stellt die hygienischen Ansprüche sicher. Eine Schimmelpilzbildung durch Tauwasser wird verhindert. Das Wärmepumpenmodul wird über eine Quellleitung mit der erforderlichen Entwärmungsenergie versorgt. Der Temperaturbereich der Quellleitung kann entsprechend der Raumtemperatur festgelegt werden, sodass eine Dämmung dieser Leitungen nicht erforderlich ist. Die Trinkwassererzeugung erfolgt bei Bedarf, sodass eine Legionellenbildung vermieden wird. Die Regeleinrichtungen haben folgende Funktionen: Bedarfsabhängige Steuer- und Regelung des Lüftungsgerätes, Bedarfsabhängige Steuer- und Regelung der Wärmepumpenanlage und Verbrauchsmessung der Energien und des Kaltwasserbedarfes.
-
Die oben beschriebene erfindungsgemäße Einheit 1 mit den Modulen 2, 3, 4 (und MSR-Modul) ist vorteilhaft, da die Module einzeln einfach getauscht werden können. Die Einheit 1 ist zudem platzsparend und kann wand- und seitenbündig verbaut werden. Ferner kann die Abrechnung der Hauptenergie (hier Strom für die Wärmepumpe) direkt mit dem Energieversorgungsunternehmen erfolgen.
