DE102020128629A1

DE102020128629A1 - Device and method for the combined operation of a heat pump for heating water and a ventilation system

Info

Publication number: DE102020128629A1
Application number: DE102020128629.5A
Authority: DE
Inventors: Ramon Billek
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum kombinierten Betrieb eines elektrisch betriebenen Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislaufs (6, 7, 8, 9) mit einer Wärme-Leistung von bis zu 5 kW, vorzugsweise unter 2,5 kW, zur Erwärmung von Wasser (11) und eines Lüftungssystems mit Außenluft für einen Raum (20), wobei der Raum (20) und ein Verdampfer (6) des Wärmepumpenkreislaufs (6, 7, 8, 9) so miteinander verbunden sind, dass durch beide zumindest zeitweise im Wesentlichen derselbe Luftstrom strömen kann, der insbesondere für eine Belüftung des Raumes (20) dimensioniert ist. Bevorzugt ist auch ein Rückgewinnungs-Wärmetauscher (14) vorhanden, durch den ebenfalls zeitweise im Wesentlichen derselbe Luftstrom fließt. Die Erfindung erlaubt es, einen Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislauf, der ausgelegt ist, Trink- oder geringe Mengen Brauch-Wasser zu erwärmen, in Kombination mit einer Lüftungsanlage für einen Raum (20) mit nur einem gemeinsamen Luftstrom zu betreiben und an verschiedene klimatische Bedingungen und andere Faktoren flexibel anzupassen, so dass jeweils eine energetisch günstige Lösung für Warmwasserbereitung und Lüftung bzw. Regelung des Raumklimas eingestellt werden kannThe invention relates to a device and method for the combined operation of an electrically operated air-water heat pump circuit (6, 7, 8, 9) with a heat output of up to 5 kW, preferably less than 2.5 kW, for heating water ( 11) and a ventilation system with outside air for a room (20), wherein the room (20) and an evaporator (6) of the heat pump circuit (6, 7, 8, 9) are connected to one another in such a way that through both, at least at times, essentially the same Air flow can flow, which is dimensioned in particular for ventilation of the room (20). Preferably there is also a recovery heat exchanger (14) through which essentially the same air flow also flows at times. The invention allows an air-water heat pump circuit designed to heat drinking water or small amounts of service water to be operated in combination with a ventilation system for a room (20) with only one common air flow and to different climatic conditions and other factors to be adjusted flexibly, so that an energetically favorable solution for hot water preparation and ventilation or regulation of the room climate can be set

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Lüftungssysteme für Räume in Gebäuden und der elektrisch betriebenen Luft-Wasser-Wärmepumpen, welche insbesondere eingesetzt werden, um Luft Wärme zu entziehen und mit dieser Wärme Trinkwasser (für Haushaltszwecke, z. B. zum Händewaschen, Duschen, Spülen etc.) und/oder geringe Mengen an Brauchwasser für Heizzwecke zu erwärmen. Unter geringen Mengen an Brauchwasser werden Mengen verstanden, die nicht für eine zentrale Beheizung eines Gebäudes ausreichen, jedoch einzelne (kleine) Räume) oder einzelne Heizkörper z. B. in einem Badezimmer oder einer Toilette beheizen können. Solche Wärmepumpen haben im Vergleich zu beispielsweise Heizungswärmepumpen zur zentralen Gebäudebeheizung eine relativ geringe Heizleistung von bis zu 5 kW [Kilowatt], vorzugsweise bis zu 2,5 kW. Die elektrische Anschlussleistung eines zugehörigen Kompressors liegt daher z. b. bei etwa 0,05 bis 2 KW, insbesondere 0,1 bis 1,5 kW. Dafür sind sie dauerhaft in Betrieb oder wenigstens die meiste Zeit, insbesondere in 40 bis 90 % der Zeit, und wärmen dabei einen Warmwasserspeicher auf, aus dem bei Bedarf warmes Trink- oder Brauchwasser entnommen werden kann. Auch Lüftungsgeräte sind typischerweise die meiste Zeit in Betrieb, in vielen Fällen sogar ständig.The invention relates to the field of ventilation systems for rooms in buildings and electrically operated air-water heat pumps, which are used in particular to extract heat from air and use this heat to make drinking water (for household purposes, e.g. for washing hands, showering, rinsing etc.) and/or to heat small amounts of process water for heating purposes. Small quantities of process water are quantities that are not sufficient for central heating of a building, but individual (small) rooms) or individual radiators, e.g. B. can heat in a bathroom or a toilet. Such heat pumps have a relatively low heat output of up to 5 kW [kilowatt], preferably up to 2.5 kW, compared to, for example, heating heat pumps for central building heating. The electrical connected load of an associated compressor is therefore z. b. at about 0.05 to 2 KW, in particular 0.1 to 1.5 KW. For this they are permanently in operation or at least most of the time, in particular in 40 to 90% of the time, and heat up a hot water tank from which hot drinking or service water can be taken if required. Ventilation units are also typically in operation most of the time, in many cases even continuously.

Ein besonders effizienter Einsatz beider Arten von Geräten hängt von den klimatischen Bedingungen ab, unter denen sie eingesetzt werden. In warmen Gegenden können Wärmepumpen zumindest zeitweise effizient eingesetzt werden, wenn warme Raumluft als Wärmequelle zur Verfügung steht, die abgekühlt (und möglicherweise auch entfeuchtet) werden soll. So entsteht eine besonders wünschenswerte, energiesparende und umweltfreundliche Kombination, wenn ein Raum gekühlt werden und gleichzeitig warmes Wasser zur Verfügung stehen soll. Solche Kombinationen sind im Stand der Technik bekannt und werden erfolgreich eingesetzt.A particularly efficient use of both types of devices depends on the climatic conditions in which they are used. In warm regions, heat pumps can be used efficiently, at least temporarily, when warm room air is available as a heat source that needs to be cooled (and possibly also dehumidified). This creates a particularly desirable energy-saving and environmentally friendly combination when cooling a space while providing hot water. Such combinations are known in the prior art and are used successfully.

Lüftungsgeräte können mit einem Rückgewinnungs-Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung ausgestattet sein. Dazu können beispielsweise sogenannte Rekuperations-Wärmetauscher (Plattenwärmetauscher) oder auch andere Wärmetauscher-Bauformen (Luft-Luft-Wärmetauscher) eingesetzt werden. Diese ermöglichen quasi eine gekreuzte Führung und/oder eine im Gegenstrom „verbrauchter“ Raum-Luft und frischer Luft über Wärmetauscherflächen, wobei die in der verbrauchten Luft enthaltene Wärme größtenteils auf die frische Luft übertragen wird, so dass die frische Luft annähernd die Temperatur der verbrauchten Luft annimmt. Dabei treten vier „Arten“ von Luft auf, nämlich (frische) Eintrittsluft an einem ersten Einlass in den Wärmetauscher, (frische und in der Temperatur angepasste, meist erwärmte) Zuluft für einen Raum bei einem ersten Auslass aus dem Wärmetauscher, (verbrauchte) Abluft aus einem Raum an einem zweiten Einlass in den Wärmetauscher und (verbrauchte und in der Temperatur angepasste, meist abgekühlte) Fortluft an einem zweiten Auslass aus dem Wärmetauscher. Nach dem Stand der Technik ist Eintrittsluft meist Außenluft, also Luft, die aus der freien Umgebung angesaugt wird, während Fortluft in die freie Umgebung geleitet wird. Wenn die Zuluft kälter ist als in dem Raum erwünscht, muss die Zuluft (oder der Raum) zusätzlich beheizt werden, um eine gewünschte vorgebbare Temperatur zu erreichen. Ist die Temperatur im Raum zu hoch, so ist eine Kühlung der Zuluft (oder des Raumes) wünschenswert. Mindestens ein Lüfter ist zur Bewegung der Luft erforderlich, in der Regel wird ein erster Lüfter für das Ansaugen von Eintrittsluft und ein zweiter Lüfter für das Absaugen von Abluft eingesetzt. Wenn hier und im Folgenden von einem Raum die Rede ist, so kann es sich auch um mehrere (untereinander in Verbindung stehende) Räume handeln, die durch eine geeignete Unterverteilung gemeinsam belüftet werden. Typischerweise wird angesaugte Außenluft mittels eines oder mehrerer Filter gefiltert, um z. B. Staub und andere Partikel oder Schadstoffe am Eintritt in den Raum zu hindern. Ein zusätzlicher Filter in der Abluft kann für einen Schutz nachfolgender Geräte sinnvoll sein. Weiterhin ist auch eine Regelung üblich, oft eine Konstantvolumenstromregelung für den Volumenstrom der Eintrittsluft und gegebenenfalls auch für einen zweiten Lüfter in der Austrittsluft. Schließlich ist für viele Klimazonen auch ein sogenanntes Vorheizregister zum Frostschutz vorgesehen. Dieses hat die Aufgabe, die Eintrittsluft auf mindestens -3 °C [Grad Celsius] aufzuwärmen, damit nachfolgende Komponenten nicht einfrieren können.Air handling units can be equipped with a recovery heat exchanger for heat recovery. For this purpose, for example, so-called recuperation heat exchangers (plate heat exchangers) or other heat exchanger designs (air-air heat exchangers) can be used. These enable a kind of crossed guidance and/or a counterflow of "spent" room air and fresh air over heat exchanger surfaces, whereby the heat contained in the used air is largely transferred to the fresh air, so that the fresh air approximates the temperature of the used air. There are four “types” of air, namely (fresh) inlet air at a first inlet into the heat exchanger, (fresh and temperature-adjusted, mostly heated) supply air for a room at a first outlet from the heat exchanger, (stale) exhaust air from a room at a second inlet into the heat exchanger and (spent and temperature-adjusted, mostly cooled) exhaust air at a second outlet from the heat exchanger. According to the state of the art, inlet air is mostly outside air, ie air that is drawn in from the free environment, while exhaust air is fed into the free environment. If the supply air is colder than desired in the room, the supply air (or the room) must be additionally heated in order to reach a desired, definable temperature. If the temperature in the room is too high, it is desirable to cool the supply air (or the room). At least one fan is required to move the air, typically a first fan is used to draw in incoming air and a second fan is used to exhaust air. If one room is mentioned here and in the following, it can also refer to several (interconnected) rooms that are ventilated together by a suitable sub-distribution. Typically, outside air drawn in is filtered by means of one or more filters, e.g. B. to prevent dust and other particles or pollutants from entering the room. An additional filter in the exhaust air can be useful to protect downstream devices. Furthermore, regulation is also common, often constant volume flow regulation for the volume flow of the inlet air and possibly also for a second fan in the outlet air. Finally, a so-called pre-heating coil for frost protection is also provided for many climate zones. The task of this is to warm up the inlet air to at least -3 °C [degrees Celsius] so that downstream components cannot freeze.

Wird in einem Gebäude außer einer Lüftung auch eine Luft-Wasser-Wärmepumpe kleiner Leistung, insbesondere zur Erwärmung von Trinkwasser (zum Spülen, Waschen, Duschen etc.) betrieben, die ähnliche Laufzeiten wie ein beschriebenes Lüftungsgerät hat, so benötigt auch diese einen Luftstrom, was nach dem Stand der Technik einen eigenen Lüfter, eine eigene Regelung und andere Komponenten, wie sie auch bei einem Lüftungsgerät vorhanden sind, erfordert.If, in addition to ventilation, a low-performance air-to-water heat pump is also operated in a building, in particular for heating drinking water (for rinsing, washing, showering, etc.), which has similar running times as a ventilation device described, then this also requires an air flow, which, according to the prior art, requires its own fan, its own control and other components, as are also present in a ventilation device.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Betriebsmöglichkeiten für ein Lüftungssystem in Kombination mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe durch eine dafür geeignete Vorrichtung und ein geeignetes Verfahren, die es ermöglichen, mit weniger Komponenten einen an unterschiedliche Umgebungsbedingungen anpassbaren effizienten, kostensparenden und umweltschonenden Betrieb durchzuführen. Ein zugehöriges Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens mit einer solchen Vorrichtung soll ebenfalls geschaffen werden.The object of the present invention is to create operating options for a ventilation system in combination with an air-water heat pump using a suitable device and a suitable method that make it possible to carry out efficient, cost-saving and environmentally friendly operation that can be adapted to different environmental conditions with fewer components . An associated computer terprogram product for carrying out the method with such a device is also to be created.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt bevorzugte Ausführungsbeispiele an.A method and a device as well as a computer program product according to the independent claims serve to solve this task. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the respective dependent claims. The description, particularly in connection with the drawing, illustrates the invention and specifies preferred exemplary embodiments.

Hierzu trägt eine Vorrichtung zum kombinierten Betrieb eines elektrisch betriebenen Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislaufs mit einer Wärme-Leistung von bis zu 5 kW, vorzugsweise bis zu 2,5 kW, zur Erwärmung von Wasser und eines Lüftungssystems mit Außenluft für einen Raum bei, die so gestaltet ist, dass durch den Raum und einen Verdampfer des Wärmepumpenkreislaufs zumindest zeitweise im Wesentlichen derselbe Luftstrom strömen kann.A device for the combined operation of an electrically operated air-water heat pump circuit with a heat output of up to 5 kW, preferably up to 2.5 kW, for heating water and a ventilation system with outside air for a room contributes to this is designed such that essentially the same air flow can flow through the room and an evaporator of the heat pump circuit at least at times.

Unter „demselben“ Luftstrom wird insbesondere verstanden, dass es sich um einen zusammenhängenden Luftstrom handelt, der gleichwohl unterwegs unterschiedliche Zustände (Temperatur, Feuchtigkeit, etc.) annehmen kann. Es steht also die (ständige) Belüftung des Raumes mit Außenluft im Vordergrund, wobei dieselbe Luft vor und/oder nach der Durchströmung des Raumes auch den Verdampfer durchströmt, also für dessen Durchströmung kein weiterer Luftstrom erforderlich ist. Dementsprechend ist für beide Funktionen auch nur ein (einziger) Luftstrom zu regeln, wodurch insgesamt weniger Komponenten erforderlich sind. Zwar kann der Raum Undichtigkeiten gegenüber der Umgebung aufweisen (beispielsweise können Fenster oder Türen geöffnet werden), wodurch Luft nach außen entweicht oder eindringt, jedoch wird dieser Effekt bei den hier vorliegenden Betrachtungen vernachlässigt. Es handelt sich jedenfalls integral betrachtet im Wesentlichen um denselben Luftstrom, selbst wenn zwischenzeitlich Teilströme abgezweigt oder zugeführt werden sollten.“The same” airflow is understood to mean in particular that it is a coherent airflow that can nevertheless assume different states (temperature, humidity, etc.) on the way. The focus is therefore on (constant) ventilation of the room with outside air, with the same air also flowing through the evaporator before and/or after flowing through the room, i.e. no further air flow is required for its flow. Accordingly, only one (single) air flow has to be regulated for both functions, which means that fewer components are required overall. Although the room may have leaks from the environment (e.g. windows or doors can be opened), which means that air escapes or enters the outside, this effect is neglected in the considerations presented here. In any case, considered integrally, it is essentially the same air flow, even if partial flows should be branched off or fed in in the meantime.

Es sei angemerkt, dass der Verdampfer nicht unbedingt in Betrieb sein muss, damit die Lüftung funktioniert. Wird gerade keine Wärme für warmes Wasser benötigt, so kann einfach der Kompressor abgeschaltet werden, so dass praktisch ein Lüftungsgerät übrigbleibt mit einem (inaktiven) Verdampfer im Strömungsweg. Daher ist es auch möglich, die Anlage für die Lüftung zu dimensionieren, weil der Verdampfer, wenn er benötigt wird, seine Funktion mit den verfügbaren Volumenströmen erfüllen kann. Typischerweise wird er so ausgelegt sein, dass er den durch ihn fließenden Luftstrom bei üblichen Bedingungen um einige Kelvin, beispielsweise 5 K [Kelvin], abkühlt. Dies hängt aber auch von der Eingangs-Temperatur der hindurchgeführten Luft ab.It should be noted that the evaporator does not necessarily have to be running for the ventilation to work. If no heat is required for hot water, the compressor can simply be switched off, leaving a ventilation unit with an (inactive) evaporator in the flow path. It is therefore also possible to size the system for ventilation, because the evaporator, when required, can fulfill its function with the available volume flows. Typically, it will be designed in such a way that it cools the air flow flowing through it by a few Kelvin, for example 5 K [Kelvin], under normal conditions. However, this also depends on the inlet temperature of the air that is passed through.

Bevorzugt ist in dem Lüftungssystem ein Rückgewinnungs-Wärmetauscher vorhanden, durch den ebenfalls zeitweise der gleiche Luftstrom strömt, und zwar einmal als Frischluft in Richtung zum Raum hin und dann auch als verbrauchte Luft vom Raum weg. Die Funktion ist die gleiche wie bei bekannten Lüftungssystemen, bei denen die Wärme (oder Kälte) des Raumes möglichst wenig in die Umgebung verloren gehen soll.A recovery heat exchanger is preferably present in the ventilation system, through which the same air flow also flows at times, once as fresh air towards the room and then also as used air away from the room. The function is the same as with known ventilation systems, in which the heat (or cold) of the room should be lost to the environment as little as possible.

Eine bevorzugte Anordnung ist so gestaltet, dass der Verdampfer, der Rückgewinnungs-Wärmetauscher in einer ersten Richtung, der Raum und der Rückgewinnungs-Wärmetauscher in einer zweiten Richtung nacheinander von demselben Luftstrom durchströmbar sind, der von einem ersten Lüfter oder gemeinsam von einem ersten und einem zweiten Lüfter antreibbar ist. Die beschriebene Reihenfolge ist für die meisten Klimabedingungen die energetisch günstigste, da Rechnungen zeigen, dass eine Abkühlung durch einen in ein Lüftungssystem eingeschalteten Verdampfer zu einem erheblichen Teil durch einen Rückgewinnungs-Wärmetauscher in dieser Konstellation ausgeglichen werden kann. Ist es in der Umgebung wärmer als in dem Raum erwünscht, so unterstützt der Verdampfer eine erforderliche Kühlung des Raumes. Ist es in der Umgebung kälter, so wird zwar etwas mehr Wärmeenergie für den Raum benötigt, aber weitaus weniger als für die Erwärmung von Wasser durch den Verdampfer gewonnen werden kann.A preferred arrangement is such that the evaporator, the recovery heat exchanger in a first direction, the room and the recovery heat exchanger in a second direction can be flowed through successively by the same air flow, which is provided by a first fan or jointly by a first and a second fan can be driven. The sequence described is energetically the most favorable for most climatic conditions, since calculations show that cooling by an evaporator switched into a ventilation system can be compensated to a considerable extent by a recovery heat exchanger in this configuration. If it is warmer in the environment than desired in the room, the evaporator supports the necessary cooling of the room. If it is colder in the area, a little more heat energy is required for the room, but far less than can be gained for heating water through the evaporator.

Insbesondere ist nur ein Außenlufteinlass vorhanden ist, durch den Außenluft vom ersten Lüfter ansaugbar ist, und nur ein Fortluftauslass, durch den Fortluft des Lüftungssystems in die freie Umgebung abführbar ist. Es handelt sich praktisch um einen offenen Kreislauf zur Lüftung des Raumes und Erwärmung des Wassers, wo nach dem Stand der Technik zwei Kreisläufe verwendet werden.In particular, there is only one outside air inlet, through which outside air can be drawn in by the first fan, and only one outgoing air outlet, through which outgoing air from the ventilation system can be discharged into the open air. It is practically an open circuit for ventilating the room and heating the water, where according to the prior art two circuits are used.

Dies erlaubt es auch, stromabwärts des Außenlufteinlasses (nur) einen Filter und/oder ein Vorheizregister anzuordnen. Dies sind typischerweise die ersten Komponenten hinter dem Außenlufteinlass, so dass alle nachfolgenden Komponenten vor Staub, Partikeln und Schadstoffen geschützt werden, was bisher für Verdampfer nicht ohne zusätzlichen Aufwand möglich war. Das Vorheizregister kann (falls das örtliche Klima es erfordert) dazu eingesetzt werden, bei zu niedrigen Umgebungstemperaturen, z. B. unter -3°C, eintretende Frischluft/Außenluft vorzuheizen, um ein Vereisen nachfolgender Komponenten zu vermeiden. Hier ist das Vorhandensein des Verdampfers, wenn er eine zusätzliche Abkühlung bewirkt, von Nachteil. Das Vorheizregister muss für diesen Fall stärker heizen als ohne Verdampfer, oder der Kompressor muss ausgeschaltet werden, damit der Verdampfer inaktiv wird, wobei dann eine elektrische Beheizung für die Erwärmung des Wassers eingeschaltet werden kann. Welche der Möglichkeiten energetisch und/oder anlagentechnisch günstiger ist, hängt vom Einzelfall und den klimatischen Bedingungen am Aufstellort ab. In vielen Fällen wird für erhöhten Warmwasserbedarf ohnehin eine zusätzliche elektrische Heizung für das Wasser vorhanden sein. Andererseits haben Lüftungsgeräte typischerweise Vorheizregister, Wärmepumpenanlagen aber nicht. Wärmepumpenanlagen tauen dafür in Intervallen den Verdampfer ab, wenn dieser vereist ist. Die Erfindung ermöglicht es nun, insbesondere wenn die Fortluft des Raumes den Verdampfer durchströmt, die Leistung des Lüftungs-Vorheizregisters so weit anzuheben, dass die Temperatur hinter dem Verdampfer größer als 0 °C ist. Dadurch wird mit geringem Mehraufwand (an Energie) das Einfrieren von Lüftungskomponenten und Verdampfer verhindert. Von Vorteil ist dabei, dass der Energiebedarf des Abtauens des Verdampfers eingespart wird und der Wärmepumpenkreislauf keine Abtaupausen braucht, so dass auch ein dauerhafter Betrieb möglich ist. Daher ist im hier vorliegenden Zusammenhang auch immer von Verdampfer die Rede, auch wenn bei Wärmepumpenanlagen ansonsten oft eine Umschaltung möglich ist, wodurch der Verdampfer zum Kondensator wird und umgekehrt.This also allows to place (only) a filter and/or a pre-heater coil downstream of the outside air inlet. These are typically the first components after the outside air intake, so all downstream components are protected from dust, particles and pollutants, something that was previously not possible for evaporators without additional effort. The pre-heater battery can (if the local climate requires it) be used to preheat when the ambient temperature is too low, e.g. below -3°C, to preheat incoming fresh air/outside air to prevent subsequent components from icing up. Here the presence of the evaporator is disadvantageous if it causes additional cooling. In this case, the pre-heating register must heat up more than without an evaporator, or the compressor must be switched off so that the evaporator becomes inactive, in which case an electric heater can be switched on to heat the water. Which of the options is more favorable in terms of energy and/or system technology depends on the individual case and the climatic conditions at the installation site. In many cases, there will be an additional electric heater for the water anyway for increased hot water requirements. On the other hand, air handling units typically have preheaters, but heat pump systems do not. Heat pump systems defrost the evaporator at intervals if it is iced up. The invention now makes it possible, particularly when the exhaust air from the room flows through the evaporator, to increase the performance of the ventilation preheating register to such an extent that the temperature behind the evaporator is greater than 0°C. This prevents the ventilation components and evaporator from freezing with little additional expenditure (of energy). The advantage here is that the energy required for defrosting the evaporator is saved and the heat pump circuit does not need any defrosting breaks, so that permanent operation is also possible. Therefore, in the present context, the term evaporator is always used, even if a changeover is often possible in heat pump systems, whereby the evaporator becomes a condenser and vice versa.

In einer besonderen Ausgestaltung ist der Verdampfer geteilt und zweimal von demselben Luftstrom durchströmbar, einmal vor dem Eintritt in den Raum und einmal nach dem Austritt aus dem Raum. Dies ist eine ungewöhnliche erfindungsgemäße Bauform eines Verdampfers, die es ermöglicht, zwei getrennte Luftströme hindurchzuführen und ihnen Wärme zu entziehen. Eine solche Bauform kann auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der vorliegenden Erfindung für andere Zwecke eingesetzt werden. Wenn jedoch Standardbauteile eingesetzt werden sollen oder andere Gründe gegen die besondere Bauform sprechen, können statt eines geteilten Verdampfers auch zwei Verdampfer eingesetzt werden, deren Verschaltung im Wärmepumpenkreislauf und im Lüftungskreislauf energetisch günstig gewählt werden kann.In a special embodiment, the evaporator is divided and the same air stream can flow through it twice, once before it enters the room and once after it exits the room. This is an unusual design of evaporator according to the invention which allows two separate streams of air to be passed through and heat extracted from them. Such a design can also be used for other purposes independently of the other features of the present invention. However, if standard components are to be used or other reasons speak against the special design, two evaporators can also be used instead of a split evaporator, the interconnection of which in the heat pump circuit and in the ventilation circuit can be selected in an energy-efficient manner.

Insbesondere ist dazu der Verdampfer durch eine Trennwand in zwei von Luft durchströmbare Teilräume unterteilt, wobei ein erster Teilraum von Außenluft durchströmbar ist und ein zweiter Teilraum von Abluft oder Fortluft. So lässt sich der Verdampfer am effektivsten nutzen, wenn der Luftstrom für die Lüftung geringer ist als der Verdampfer nutzen könnte.In particular, for this purpose the evaporator is divided by a dividing wall into two sub-spaces through which air can flow, with outside air being able to flow through a first sub-space and exhaust air or exhaust air through a second sub-space. In this way, the evaporator can be used most effectively when the air flow for ventilation is less than the evaporator could use.

Besonders bevorzugt ist der zweite Teilraum mit einem zweiten Auslass eines Rückgewinnungs-Wärmetauschers verbunden und weist einen Fortluftauslass auf, durch den die Fortluft, nachdem sie den Verdampfer durchströmt hat, an die Umgebung abgegeben wird.The second partial space is particularly preferably connected to a second outlet of a recovery heat exchanger and has an exhaust air outlet through which the exhaust air is discharged to the environment after it has flowed through the evaporator.

Für besonders hohe Umgebungstemperaturen mündet bevorzugt zwischen dem Außenlufteinlass und dem Verdampfer eine Zusatzverbindung zu einem zweiten Auslass für Fortluft des Rückgewinnungs-Wärmetauschers, die mit einer ersten Strömungsleiteinrichtung ganz oder teilweise geöffnet werden kann. Die Ausgestaltung der Strömungsleiteinrichtung kann unterschiedlich sein, bevorzugt wird mindestens eine Luftklappe eingesetzt. Dabei kann eine einfache Umschaltfunktion zwischen zwei Zuständen vorgesehen werden oder eine Funktion, die auch Zwischenzustände erlaubt. Die Zusatzverbindung ermöglicht es, zumindest zeitweise aus dem offenen Kreislauf einen (ganz oder teilweise) geschlossenen Kreislauf zu machen, wodurch eine stärkere Kühlung des Raumes erreicht wird als bei einem offenen Kreislauf. Da hierbei dem Raum keine Frischluft/Außenluft mehr zugeführt wird, ist dieser Zustand besonders für eine Abkühlphase geeignet, kann aber in einer Zwischenstellung (mit teilweiser Zufuhr von Frischluft) auch länger betrieben werden.For particularly high ambient temperatures, an additional connection preferably opens out between the outside air inlet and the evaporator to a second outlet for exhaust air of the recovery heat exchanger, which can be opened completely or partially with a first flow guide device. The configuration of the flow guide device can be different, preferably at least one air flap is used. A simple switching function between two states can be provided, or a function that also allows intermediate states. The additional connection makes it possible, at least temporarily, to turn the open circuit into a (fully or partially) closed circuit, thereby achieving greater cooling of the room than with an open circuit. Since the room is no longer supplied with fresh air/outside air, this state is particularly suitable for a cooling-down phase, but can also be operated for longer in an intermediate position (with a partial supply of fresh air).

Je nach Umgebungsbedingungen und Temperatur in dem Raum ist es vorteilhaft, wenn eine zweite Zusatzverbindung vorhanden ist, die mit einer zweiten Strömungsleiteinrichtung ganz oder teilweise geöffnet werden kann und eine direkte Verbindung vom Verdampfer zum Zulufteinlass in dem Raum bildet. Auf diese Weise kann der Rückgewinnungs-Wärmetauscher vollständig umgangen werden. Der Verdampfer entzieht dann der Raumluft Wärme und die abgekühlte Luft wird direkt in den Raum zurückgeführt. Als zweite Strömungsleiteinrichtung kann ebenfalls eine Luftklappe oder dergleichen verwendet werden. Geeignete Luftklappen sollten bevorzugt so konstruiert sein, dass sie Zwischenstellungen ermöglichen, bei denen der Luftstrom teilweise durch den anfangs beschriebenen Weg strömt und teilweise durch die Zusatzverbindung.Depending on the ambient conditions and temperature in the room, it is advantageous if there is a second additional connection that can be opened completely or partially with a second flow guide device and forms a direct connection from the evaporator to the supply air inlet in the room. In this way the recovery heat exchanger can be completely bypassed. The evaporator then extracts heat from the room air and the cooled air is returned directly to the room. An air flap or the like can also be used as the second flow guide device. Suitable louvers should preferably be designed to allow intermediate positions where the air flow will flow partly through the path initially described and partly through the auxiliary connection.

Bevorzugt ist für alle Funktionen des beschriebenen Systems eine gemeinsame Auswerte- und Regeleinheit vorhanden ist, die mittels Signalleitungen den Wärmepumpenkreislauf und das Lüftungssystem regelt. Nicht näher beschriebene Sensoren (für Temperatur von Luft und Wasser, Luftfeuchtigkeit, Volumenstrom etc. an verschiedenen Stellen) sind in üblicher Weise vorhanden und dienen zur Regelung des Systems anhand von in üblicher Weise gespeicherten Kalibrierdaten oder Kennfeldern. Ein Programm regelt die Abläufe, wobei Daten und Programm bei Bedarf aktualisiert werden können. Ein Vorteil der Erfindung ist gerade die Tatsache, dass für Lüftung und Warmwasserbereitstellung weniger Komponenten benötigt werden, so z. B. nur eine Auswerte- und Regeleinheit, ein Lüfter mit zugehöriger Regelung weniger und weniger Sensoren mit zugehöriger Verkabelung.A common evaluation and control unit is preferably present for all functions of the system described, which controls the heat pump circuit and the ventilation system by means of signal lines. Sensors that are not described in detail (for the temperature of air and water, air humidity, volume flow, etc. at various points) are present in the usual way and are used to control the system using calibration data or characteristic diagrams stored in the usual way. A program regulates the processes, whereby data and program can be updated if necessary. An advantage of the invention is precisely the fact that for ventilation and hot water fewer components are required, e.g. B. only one evaluation and control unit, a fan with associated control fewer and fewer sensors with associated wiring.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zum kombinierten Betrieb eines elektrisch betriebenen Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislaufs mit einer Leistung von bis zu 5 kW zur Erwärmung von Wasser und eines Lüftungssystems für einen Raum vorgeschlagen, wobei ein gemeinsamer Luftstrom erzeugt wird, der durch einen Verdampfer des Wärmepumpenkreislaufs in Serie mit dem Raum geleitet und insbesondere für eine Belüftung des Raumes dimensioniert wird. Wie oben beschrieben erlaubt die die gleichzeitige Erfüllung zwei Anforderungen (Wassererwärmung und Raumlüftung) mit wenigen Komponenten und geringem Regelaufwand. Da für einen Wärmepumpenkreislauf der angegebenen Leistung und ein Raumlüftungssystem ähnliche Volumenströme an Luft benötigt werden und ähnliche Laufzeiten zugehöriger Lüfter üblich sind, ist das vorgeschlagene Verfahren besonders vorteilhaft umsetzbar.According to a further aspect, a method for the combined operation of an electrically operated air-water heat pump circuit with an output of up to 5 kW for heating water and a ventilation system for a room is proposed, with a common air flow being generated, which is conveyed through an evaporator of the heat pump circuit in series with the room and is dimensioned in particular for ventilation of the room. As described above, this allows two requirements (water heating and room ventilation) to be met at the same time with just a few components and little control effort. Since similar volume flows of air are required for a heat pump circuit of the specified output and a room ventilation system and similar running times of associated fans are usual, the proposed method can be implemented particularly advantageously.

Die vorstehenden Erläuterungen zur Vorrichtung können auch zur Charakterisierung des Verfahrens herangezogen werden, und umgekehrt. Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, dass diese das vorgeschlagene Verfahren ausführen kann. Weiter ist auch möglich, dass das Verfahren mit der vorgestellten Vorrichtung durchgeführt wird.The above explanations of the device can also be used to characterize the method, and vice versa. The device can be set up in such a way that it can carry out the proposed method. Furthermore, it is also possible for the method to be carried out using the device presented.

Wie oben beschrieben wird bevorzugt der Luftstrom von einem ersten Lüfter erzeugt, der über eine Außenluftöffnung Luft aus der freien Umgebung ansaugt und über ein Filter und/oder ein Vorheizregister zum Verdampfer führt, wo sie als Wärmequelle dient und abgekühlt und dann weiter zu einem Zulufteinlass in dem Raum geleitet wird.As described above, the air flow is preferably generated by a first fan, which sucks in air from the free environment via an outside air opening and leads it via a filter and/or a pre-heating register to the evaporator, where it serves as a heat source and is cooled and then on to a supply air inlet in is directed to the room.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird aus dem Raum über einen Abluftauslass Abluft zu einem Fortluftauslass geführt und direkt oder über den Verdampfer in die freie Umgebung entlassen, wobei ein Rückgewinnungs-Wärmetauscher Wärme der vom Raum abgeführten Luft entzieht und der dem Raum vom Verdampfer zugeleiteten Luft zuführt.In a preferred embodiment, exhaust air is routed from the room via an exhaust air outlet to an exhaust air outlet and discharged directly or via the evaporator into the free environment, with a recovery heat exchanger extracting heat from the air discharged from the room and adding heat to the air supplied to the room by the evaporator.

Bei einer speziellen Ausführung des Verfahrens durchströmt der (selbe) Luftstrom den Verdampfer, der zu diesem Zwecke durch eine Trennwand geteilt ist, zweimal, nämlich vor dem Durchströmen des Raumes und nach dem Durchströmen des Raumes.In a special embodiment of the method, the (same) air stream flows twice through the evaporator, which is divided by a partition wall for this purpose, namely before it flows through the room and after it flows through the room.

Besonders bevorzugt wird bei besonders honen Außentemperaturen oder kurzfristig besonders hohen Raumtemperaturen mindestens eine erste Zusatzverbindung mittels einer ersten Strömungsleiteinrichtung ganz oder teilweise zugeschaltet, so dass ein ganz oder teilweise geschlossener Kreislauf gebildet wird, der dem Raum Wärme durch den Verdampfer entzieht und die von dem Wärmepumpenkreislauf dem Wasser zugeführt wird.In the case of particularly high outside temperatures or particularly high room temperatures for a short time, at least one first additional connection is particularly preferably switched on completely or partially by means of a first flow guide device, so that a completely or partially closed circuit is formed, which extracts heat from the room through the evaporator and transfers it from the heat pump circuit to the water is supplied.

Bevorzugt werden das Lüftungssystem und der Wärmepumpenkreislauf von einer gemeinsamen Auswerte- und Regeleinheit geregelt, indem Signale über Signalleitungen an die zu regelnden Komponenten gesendet werden, wobei die Auswerte- und Regeleinheit von Sensoren Messwerte über Außentemperatur, Raumtemperatur, Wassertemperatur zur Regelung heranzieht.The ventilation system and the heat pump circuit are preferably controlled by a common evaluation and control unit by sending signals via signal lines to the components to be controlled, with the evaluation and control unit using sensors to measure the outside temperature, room temperature and water temperature for the control.

Einem weiteren Aspekt folgend wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bewirken, dass die beschriebene Vorrichtung zumindest eines der hier beschriebenen Verfahren ausführt. Insbesondere kann ein solchen Produkt ein Programm und/oder Daten und/oder ein Update für die Auswerte- und Regeleinheit beinhalten.According to a further aspect, a computer program product is proposed which includes instructions which cause the device described to execute at least one of the methods described here. In particular, such a product can contain a program and/or data and/or an update for the evaluation and control unit.

Schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:

1: schematisch eine Anordnung zum kombinierten Betrieb eines Raumlüftungssystems und eines Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislaufs zur Erwärmung von (Trink-)Wasser in einer ersten Ausführungsform und
2: schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Schematic exemplary embodiments of the invention, to which it is not limited, and the mode of operation of the method are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

1 : schematically an arrangement for the combined operation of a room ventilation system and an air-water heat pump circuit for heating (drinking) water in a first embodiment and
2 : schematic of a second embodiment of the invention.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Lüftung eines Raumes und zur Erwärmung von Wasser mittels eines Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislaufs. Über eine Außenluftöffnung 1 gelangt Außenluft (im Folgenden auch als Frischluft bezeichnet), angesaugt von einem ersten Lüfter 5, über ein Filter 2 und ein Vorheizregister 3 zu einem Verdampfer 6 eines Wärmepumpenkreislaufs, der weiter einen Kompressor 7, einen Kondensator 8 und ein Entspannungsventil 9 aufweist. Der Wärmepumpenkreislauf entzieht in an sich bekannter Weise der Frischluft im Verdampfer 6 Wärme, die vom Kondensator 8 an Wasser 11 in einem Speicherbehälter 10 abgegeben wird. Der Kompressor 8 und der gesamte Wärmepumpenkreislauf sind für die Erwärmung von Trinkwasser oder geringen Mengen Brauchwasser ausgelegt, die bei Bedarf von einem oder mehreren Verbrauchern 12 abgenommen werden (Typischerweise sind die dabei benötigten Wärmemengen erheblich geringer als beispielsweise bei Gebäude-Zentralheizungen). Die im Verdampfer 6 etwas abgekühlte Frischluft gelangt weiter zu einem ersten Einlass 15 eines Rückgewinnungs-Wärmetauschers 14 und von einem ersten Auslass 16 des Rückgewinnungs-Wärmetauschers zu einem Zulufteinlass 21 in einem zu lüftenden Raum 20. „Verbrauchte“ Luft aus dem Raum 20 gelangt dafür durch einen Abluftauslass 22 zu einem zweiten Einlass 17 des Rückgewinnungs-Wärmetauschers 14 und von dessen zweitem Auslass 18 über einen Fortluftauslass 23 in die freie Umgebung. Optional kann für diese Absaugung ein zweiter Lüfter 19 vorhanden sein, was bei den meisten Anlagen nützlich ist, um die Volumenströme von Zuluft und Abluft möglichst gleich zu halten. Im Rückgewinnungs-Wärmetauscher 14 wird der ausströmenden verbrauchten Luft Wärme entzogen und an die einströmende Frischluft übertragen, so dass nur wenig Energie an die Umgebung abgegeben wird. Der genaue Wirkungsgrad des Rückgewinnungs-Wärmetauschers 14 hängt von seiner Bauart und den Temperaturen der beteiligten Massenströme ab. Die erfindungsgemäße Kombination hat nur eine Außenluftöffnung 1 für Außenluft und benötigt im Prinzip nur einen ersten Lüfter 5 für ihren Betrieb, auch wenn zu dessen Unterstützung auch noch optional der zweite Lüfter 19 vorhanden sein kann. Soweit überhaupt erforderlich ist daher auch nur ein Filter 2 zur Abscheidung von Staub, anderen Partikeln und schädlichen Bestandteilen aus der Außenluft vorhanden, und es gibt auch nur ein Vorheizregister 3 für einen Betrieb bei sehr niedrigen Außentemperaturen. Außerdem ist auch nur eine Auswerte- und Regeleinheit 24 vorhanden, die z. B. den ersten Lüfter 5 (und ggf. auch den zweiten Lüfter 19) regelt (z. B. einen konstanten Volumenstrom aufrechterhält). Auch der Kompressor 7 und das Vorheizregister 3 können von dieser Auswerte- und Regeleinheit 24 über entsprechende Signalleitungen 25 angesteuert werden. 1 shows schematically a device for ventilating a room and for heating water by means of an air-water heat pump cycle. Outside air (also referred to below as fresh air), sucked in by a first fan 5, passes through an outside air opening 1, via a filter 2 and a preheating register 3 to an evaporator 6 of a heat pump circuit, which also has a compressor 7, a condenser 8 and an expansion valve 9 having. In a manner known per se, the heat pump circuit extracts heat from the fresh air in the evaporator 6 , which heat is given off by the condenser 8 to water 11 in a storage tank 10 . The compressor 8 and the entire heat pump circuit are designed for heating drinking water or small amounts of service water, which are removed from one or more consumers 12 as required (typically, the amounts of heat required are significantly lower than, for example, central heating systems in buildings). The somewhat abated in the evaporator 6 Cooled fresh air proceeds to a first inlet 15 of a recovery heat exchanger 14 and from a first outlet 16 of the recovery heat exchanger to a supply air inlet 21 in a room 20 to be ventilated a second inlet 17 of the recovery heat exchanger 14 and from its second outlet 18 via an exhaust air outlet 23 into the free environment. A second fan 19 can optionally be present for this extraction, which is useful in most systems in order to keep the volume flows of supply air and exhaust air as equal as possible. In the recovery heat exchanger 14, heat is extracted from the outflowing used air and is transferred to the inflowing fresh air, so that only little energy is released into the environment. The exact efficiency of the recovery heat exchanger 14 depends on its design and the temperatures of the mass flows involved. The combination according to the invention has only one outside air opening 1 for outside air and in principle requires only a first fan 5 for its operation, even if the second fan 19 can also optionally be present to support it. To the extent that this is necessary at all, there is only one filter 2 for separating dust, other particles and harmful components from the outside air, and there is also only one preheating register 3 for operation at very low outside temperatures. In addition, only one evaluation and control unit 24 is available, the z. B. the first fan 5 (and possibly also the second fan 19) regulates (z. B. maintains a constant flow rate). The compressor 7 and the preheating register 3 can also be controlled by this evaluation and control unit 24 via corresponding signal lines 25 .

Die bisher beschriebene Anordnung der Komponenten ist für viele Betriebssituationen gut geeignet und mit hoher Effizienz einsetzbar. Es kann aber Situationen geben, in denen eine etwas veränderte Konstellation der Komponenten bessere Ergebnisse bezüglich Energieeffizienz oder Komfort im zu lüftenden Raum 20 liefert. Daher kann optional eine erste Zusatzverbindung 26 vorgesehen werden, die über eine erste Strömungsleiteinrichtung 4, insbesondere eine Luftklappe, ganz oder teilweise zugeschaltet werden kann. Bei vollständigem Schließen der Klappe wird vom Lüfter 5 nur noch Abluft (verbrauchte Luft) vom zweiten Auslass 18 des Rückgewinnungs-Wärmetauschers 14 angesaugt und durch den Verdampfer 6 geführt (und keine Außenluft mehr angesaugt und auch keine Fortluft mehr aus an die Umgebung abgegeben). Dies führt dazu, dass der Verdampfer 6 als Kühlgerät für den Raum 20 im Umluftbetrieb (einer zweiten Betriebsart) wirkt und der Raumluft Wärme entzieht, mit der das Wasser 11 aufgeheizt wird. Diese Einstellung kann besonders bei hohen Außentemperaturen und/oder einer vorübergehend hohen Raumtemperatur zur schnellen Abkühlung des Raumes 20 sinnvoll sein. Mischungen der beiden Betriebsarten sind möglich. Eine zweite Zusatzverbindung 27, einschaltbar mit einer zweiten Strömungsleiteinrichtung 13, ebenfalls bevorzugt eine Luftklappe, kann den Strömungsverlauf im System bei der zweiten Betriebsart noch vereinfachen. Bei geöffneter Strömungsleiteinrichtung 13 gelangt die im Verdampfer abgekühlte Luft unter Umgehung des Rückgewinnungs-Wärmetauschers 14 direkt in den Raum 20 und kann diesen effektiver kühlen. Die Auswerte- und Regeleinheit 24 kann auch die Strömungsleiteinrichtungen 4, 13 über Signalleitungen 25 ansteuern. Außerdem gibt es bei solchen Anlagen noch verschiedene hier nicht dargestellte Sensoren, insbesondere zur Messung von Außentemperatur, Raumtemperatur, Wassertemperatur und Volumenströmen, evtl. auch der Luftfeuchtigkeit an verschiedenen Stellen, deren Messwerte in üblicher Weise der Auswerte- und Regeleinheit 24 zugeführt werden, damit diese anhand von gespeicherten Kalibrierdaten oder Kennfeldern und mit einem gespeicherten Programm die Anlage effizient steuern bzw. regeln kann.The arrangement of the components described so far is well suited for many operating situations and can be used with high efficiency. However, there can be situations in which a slightly different constellation of the components delivers better results in terms of energy efficiency or comfort in the room 20 to be ventilated. A first additional connection 26 can therefore optionally be provided, which can be switched on completely or partially via a first flow guide device 4, in particular an air flap. When the flap is completely closed, the fan 5 only sucks in exhaust air (used air) from the second outlet 18 of the recovery heat exchanger 14 and guides it through the evaporator 6 (and no more outside air is sucked in and no more exhaust air is released to the environment). As a result, the evaporator 6 acts as a cooling device for the room 20 in recirculation mode (a second mode of operation) and extracts heat from the room air, with which the water 11 is heated. This setting can be particularly useful in the case of high outside temperatures and/or a temporarily high room temperature for rapid cooling of the room 20 . Mixtures of the two operating modes are possible. A second additional connection 27, which can be switched on with a second flow guide device 13, also preferably an air damper, can simplify the course of the flow in the system in the second mode of operation. When the flow guide device 13 is open, the air cooled in the evaporator, bypassing the recovery heat exchanger 14, reaches the space 20 directly and can cool it more effectively. The evaluation and control unit 24 can also control the flow control devices 4 , 13 via signal lines 25 . In addition, there are also various sensors not shown here in such systems, in particular for measuring the outside temperature, room temperature, water temperature and volume flows, possibly also the humidity at various points, the measured values of which are fed to the evaluation and control unit 24 in the usual way so that these can efficiently control or regulate the system based on stored calibration data or characteristic diagrams and with a stored program.

Das Ausführungsbeispiel in 1 ist nicht die einzige mögliche Ausführungsform. Bei anderen Ausführungsformen können weitere oder andere Zusatzverbindungen vorgesehen werden, um andere oder zusätzliche Betriebsarten bereitzustellen. Wichtig ist dabei, dass die von einem ersten Lüfter 5 bewegte Luft im Wesentlichen in Serie durch den Raum 20 und durch den Verdampfer 6 strömt, wobei die Reihenfolge unterschiedlich sein kann. Je nach klimatischen Bedingungen kann es auch sinnvoll sein, den Verdampfer 6 nicht vor, sondern nach dem Raum 20 (und nach einem Wärmeaustausch im Rückgewinnungswärmetauscher 14 von dem Luftstrom durchströmen zu lassen. Der Rückgewinnungs-Wärmetauscher 14 wird bei den meisten Betriebsarten ebenfalls im Wesentlichen von dem gleichen Luftstrom (meist zweimal) durchströmt. Je nach Dichtigkeit des Raumes 20 gegenüber der Umgebung kann es zumindest zeitweise auch andere Luftströme als die durch das Lüftungssystem erzeugten geben, was aber für die Betrachtungen hier vernachlässigbar ist.The embodiment in 1 is not the only possible embodiment. In other embodiments, additional or different auxiliary connections may be provided to provide different or additional modes of operation. It is important here that the air moved by a first fan 5 essentially flows in series through the space 20 and through the evaporator 6, with the sequence being able to differ. Depending on the climatic conditions, it may also make sense to let the air stream flow through the evaporator 6 not before but after the room 20 (and after a heat exchange in the recovery heat exchanger 14. In most operating modes, the recovery heat exchanger 14 is also essentially The same air flow (usually twice) flows through it Depending on the impermeability of the room 20 to the environment, there may also be other air flows than those generated by the ventilation system, at least at times, but this is negligible for the considerations here.

Eine besonders bevorzugte weitere Ausführungsform ist schematisch in 2 dargestellt, wobei alle in beiden Figuren gleichen Bauteile auch die gleichen Bezugszeichen haben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dadurch, dass der Verdampfer 6 durch eine Trennwand 28 zweigeteilt ist in einen ersten Teilraum 29 und einen zweiten Teilraum 30. Dies erlaubt es, den Luftstrom zunächst auf seinem Weg zum Raum 20 ein erstes Mal durch den ersten Teilraum 29 des Verdampfers 6 zu führen und auf dem Rückweg ein zweites Mal durch den zweiten Teilraum 30. Falls der zur Belüftung des Raumes 20 benötigte Luftstrom für eine effektive Funktion des Verdampfers 6 nicht ausreicht, kann auf diese Weise der Luftstrom verdoppelt werden. Die Trennwand 28 verhindert, dass sich dabei Frischluft und Abluft vermischen, wobei die beiden Teilräume 29, 30 im Gegenstrom oder - wie hier dargestellt - in gleicher Richtung von beiden Strömen durchströmt werden können. Grundsätzlich können statt eines geteilten Verdampfers auch zwei getrennte Verdampfer verwendet werden, wenn dies wegen der Verwendung von Standardbauteilen oder aus anderen Gründen bevorzugt wird. Bei der Ausführungsform der 2 ist die erste Zusatzverbindung 26 von geringerer Bedeutung und kann auch entfallen.A particularly preferred further embodiment is shown schematically in 2 shown, with all the same components in both figures also have the same reference numerals. The second embodiment differs from that in 1 in that the evaporator 6 is divided in two by a partition 28 into a first partial space 29 and a second partial space 30. This allows the air flow to be guided through the first partial space 29 of the evaporator 6 for the first time on its way to space 20 and on the way back in second time through the second partial space 30. If the air flow required to ventilate the space 20 is not sufficient for the evaporator 6 to function effectively, the air flow can be doubled in this way. The partition wall 28 prevents fresh air and exhaust air from mixing, with the two partial chambers 29, 30 being able to flow through the two streams countercurrently or—as shown here—in the same direction. In principle, two separate evaporators can also be used instead of a divided evaporator if this is preferred because of the use of standard components or for other reasons. In the embodiment of 2 the first additional connection 26 is of less importance and can also be omitted.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, einen Luft-Wasser-Wärmepumpenkreislauf, der ausgelegt ist, Trink- oder geringe Mengen Brauch-Wasser zu erwärmen, in Kombination mit einer Lüftungsanlage für einen Raum mit nur einem gemeinsamen Luftstrom zu betreiben und an verschiedene klimatische Bedingungen und andere Faktoren flexibel anzupassen, so dass jeweils eine energetisch günstige Lösung für Warmwasserbereitung und Lüftung bzw. Regelung des Raumklimas eingestellt werden kann.The present invention allows an air-to-water heat pump circuit designed to heat potable or small amounts of service water to be operated in combination with a ventilation system for a room with only one common air flow and to different climatic conditions and others Adjusting factors flexibly so that an energetically favorable solution for hot water preparation and ventilation or regulation of the room climate can be set.

BezugszeichenlisteReference List

11: Außenluftöffnung / AußenluftOutside air vent / outside air
22: Filterfilter
33: Vorheizregisterpreheater
44: Erste Strömungsleiteinrichtung / KlappeFirst flow control device / flap
55: Erster LüfterFirst fan
66: VerdampferEvaporator
77: Kompressorcompressor
88th: Kondensatorcapacitor
99: Entspannungsventilrelief valve
1010: Speicherbehälterstorage tank
1111: Wasserwater
1212: Verbraucherconsumer
1313: Zweite Strömungsleiteinrichtung / KlappeSecond flow control device / flap
1414: Rückgewinnungs-Wärmetauscherrecovery heat exchanger
1515: Erster EinlassFirst entry
1616: Erster AuslassFirst outlet
1717: Zweiter EinlassSecond entry
1818: Zweiter AuslassSecond outlet
1919: Zweiter (optionaler) LüfterSecond (optional) fan
2020: RaumSpace
2121: Zulufteinlass (Frischluft)supply air intake (fresh air)
2222: Abluftauslass („verbrauchte“ Luft)Exhaust outlet (“stale” air)
2323: Fortluftauslass (in die freie Umgebung)Exhaust air outlet (to the free environment)
2424: Auswerte- und RegeleinheitEvaluation and control unit
2525: Signalleitungensignal lines
2626: Erste ZusatzverbindungFirst additional connection
2727: Zweite ZusatzverbindungSecond additional connection
2828: Trennwandpartition wall
2929: erster Teilraumfirst subspace
3030: zweiter Teilraumsecond subspace

Claims

Device for the combined operation of an electrically operated air-water heat pump circuit (6, 7, 8, 9) with a heat output of up to 5 kW for heating water (11) and a ventilation system with outside air for a room (20), wherein the space (20) and an evaporator (6) of the heat pump circuit (6, 7, 8, 9) are connected to one another in such a way that essentially the same air flow can flow through both at least at times.

device after claim 1 wherein there is a recovery heat exchanger (14) through which substantially the same air flow also flows at times.

device after claim 1 or 2 , wherein the evaporator (6), the recovery heat exchanger (14) in a first direction, the space (20) and the recovery heat exchanger (14) in a second direction can be traversed in succession by the same air flow, which is carried out by a first fan ( 5) or can be driven jointly by a first fan (5) and a second fan (19).

Device according to one of the preceding claims, wherein only one outside air inlet (1) is present, through which outside air can be sucked in by the first fan (5), and only one outgoing air outlet (23), through which outgoing air of the ventilation system directly or after flowing through the evaporator (6 ) can be discharged into the free environment.

device after claim 4 , wherein at least one filter (2) or a preheating register (3) is arranged downstream of the outdoor air inlet (1).

Device according to one of the preceding claims, in which the evaporator (6) is divided and the same air flow can flow through it twice, once before entering the space (20) and once after exiting the space (20).

device after claim 6 , wherein the evaporator (6) is divided by a partition (28) into two partial chambers (29, 30) through which air can flow and wherein a first partial chamber (29) can be traversed by outside air and a second partial chamber (30) by exhaust air or exhaust air.

device after claim 7 , wherein the second partial space (30) is connected to a second outlet (18) of a recovery heat exchanger (14) and has an exhaust air outlet (23).

Device according to one of Claims 4 until 8th , wherein between the outside air inlet (1) and the evaporator (6) an additional connection (26) opens to a second outlet (18) for exhaust air of the recovery heat exchanger (14), which is opened completely or partially with a first flow guide device (4). can.

Device according to one of Claims 4 until 9 , wherein a second additional connection (27) is present, which can be opened completely or partially with a second flow guide device (13) and forms a direct connection from the evaporator (6) to the supply air inlet (21) in the space (20).

Device according to one of the preceding claims, in which there is a common evaluation and control unit (24) which controls the heat pump circuit and the ventilation system by means of signal lines (25).

Method for the combined operation of an electrically operated air-water heat pump circuit (6, 7, 8, 9) with a heat output of up to 5 kW for heating water (11) and a ventilation system with outside air for a room (20), wherein a common air flow is generated, which is passed through an evaporator (6) of the heat pump circuit (6, 7, 8, 9) in series with the space (20).

procedure after claim 12 , the air flow being generated by a first fan (5), which sucks in air from the free environment via an outside air opening (1) and leads it as a heat source to the evaporator (6) via at least one filter (2) or a preheating register (2), where it is cooled and then passed further to a supply air inlet (21) in the space (20).

procedure after Claim 13 , wherein exhaust air is routed from the room (20) via an exhaust air outlet (22) to an exhaust air outlet (23) and is discharged into the free environment directly or after flowing through the evaporator (6), and a recovery heat exchanger (14) heats the from Space (20) removed air removed and the space (20) from the evaporator (6) supplied air supplied.

procedure after claim 12 , 13 or 14 , wherein the air flow twice flows through the evaporator (6), which is divided for this purpose by a partition (28), namely before flowing through the space (20) and after flowing through the space (20).

Procedure according to one of Claims 12 until 15 , wherein at least one first additional connection (26) is present, which is switched on completely or partially by means of a first flow control device (4), so that a completely or partially closed circuit is formed, which supplies heat to the space (20) through the evaporator (6 ) withdraws from the heat pump circuit (6, 7, 8, 9) the water (11) is supplied.

Procedure according to one of Claims 12 until 16 , the ventilation system and the heat pump circuit (6, 7, 8, 9) being controlled by a common evaluation and control unit, in that signals are sent via signal lines (25) to the components to be controlled, the evaluation and control unit (24) uses sensors to measure outside temperature, room temperature and water temperature for regulation.

Computer program product comprising instructions that cause the device to operate according to any one of Claims 1 until 11 the procedure according to one of the Claims 12 until 17 executes