DE102022101044A1

DE102022101044A1 - Gebäudetechnische Anlage

Info

Publication number: DE102022101044A1
Application number: DE102022101044.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Hopf; Joachim Maul
Original assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Current assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2023-07-20
Also published as: EP4212783A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gebäudetechnische Anlage, umfassend eine Sole-Wasser-Wärmepumpe (1) mit einem von einer Sole durchströmten Kreislauf (2) und eine zur Anlage gehörende elektrotechnische Einrichtung (3). Nach der Erfindung ist an der elektrotechnischen Einrichtung (3) zu deren Temperierung ein thermisch mit dem von der Sole durchströmten Kreislauf (2) verbindbarer Wärmeübertrager (4) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine gebäudetechnische Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine gebäudetechnische Anlage der eingangs genannten Art ist allgemein bekannt, so dass es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Eine solche Anlage besteht aus einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit einem von einer Sole durchströmten Kreislauf und einer zur Anlage gehörenden elektrotechnischen Einrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gebäudetechnische Anlage der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine energetisch noch effizientere Anlage geschaffen werden.
Diese Aufgabe ist mit einer gebäudetechnische Anlage der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass an der elektrotechnischen Einrichtung zu deren Temperierung ein thermisch mit dem von der Sole durchströmten Kreislauf verbindbarer Wärmeübertrager vorgesehen ist.
Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße gebäudetechnische Anlage somit dadurch aus, dass die elektrotechnische Einrichtung mit einem Wärmeübertrager verbunden ist, der seinerseits mit dem von der Sole durchströmten Kreislauf verbunden ist, so dass - je nach Bedarf - Wärme wahlweise von der elektrotechnische Einrichtung auf den Kreislauf oder vom Kreislauf auf die Einrichtung übertragbar ist.
Dabei ist, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird, besonders bevorzugt vorgesehen, dass die elektrotechnische Einrichtung wahlweise als Batterie-Ladestation oder als wiederaufladbare, stationäre Batterie ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist dabei weiterhin vorgesehen, dass zur Regeneration (siehe hierzu https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Erdw%C3%A4rmesonde&oldid=218250214#Dimensionierung) einer mit dem Kreislauf verbundenen Solequelle eine Wärmeübertragung vom Kreislauf an die Sole-Wasser-Wärmepumpe abgeschaltet und Wärme von der elektrotechnischen Einrichtung an den Kreislauf übertragen wird. Die vorstehend verwendete Maßgabe „abgeschaltet“ ist dabei in dem Sinne zu verstehen, dass während der Regeneration keine Wärme mehr vom Kreislauf an die Sole-Wasser-Wärmepumpe übertragen wird. Dies kann zum Beispiel durch Abschalten der Sole-Wasser-Wärmepumpe selbst realisiert sein, aber durchaus auch durch einen umgekehrten Betrieb der Sole-Wasser-Wärmepumpe, bei dem Wärme von dieser an den Kreislauf übertragen wird. Unter „Wärmeübertragung“ ist dabei im wörtlichen Sinne die Übertragung von Wärme, also Energie, zu verstehen (eine Übertragung von Kälte ist ja physikalisch nicht möglich).
Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgende Dokumente hingewiesen:

Aus dem Dokument DE 10 2017 104 730 A1 ist eine temperierbare Ladestation bekannt, die allerdings nicht im Verbund mit einer Wärmepumpe arbeitet und deren Abwärme nicht genutzt wird.
Aus dem Dokument DE 10 2017 201 541 A1 ist ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug bekannt, bei dem die beim Laden der Batterie entstehende Abwärme zur Gebäudeheizung genutzt wird.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen gebäudetechnische Anlage ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Die erfindungsgemäße gebäudetechnische Anlage einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt schematisch

1 die erfindungsgemäße gebäudetechnische Anlage mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe und einer elektrotechnischen Einrichtung.

Die in 1 dargestellte gebäudetechnische Anlage besteht zunächst in bekannter Weise aus einer Sole-Wasser-Wärmepumpe 1 mit einem von einer Sole (siehe hierzu https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Sole&oldid=215832049) durchströmten Kreislauf 2 und einer zur Anlage gehörenden elektrotechnischen Einrichtung 3.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kreislauf 2 zum Fördern der Sole eine Kreislaufpumpe 2.3 aufweist. Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sole-Wasser-Wärmepumpe 1 mit einem vorzugsweise eine Heizkreislaufpumpe 6.1 aufweisenden Heizkreislauf 6 verbunden ausgebildet ist. Über diesen typischerweise Wasser führenden Heizkreislauf 6 wird wahlweise das Gebäude und/oder ein (nicht extra dargestellter) Warmwasserspeicher erwärmt bzw. beheizt.
Wesentlich für die erfindungsgemäße gebäudetechnische Anlage ist nun, dass an der elektrotechnischen Einrichtung 3 zu deren Temperierung ein thermisch mit dem von der Sole durchströmten Kreislauf 2 verbindbarer Wärmeübertrager 4 vorgesehen ist.
Verfahrensmäßig ausgedrückt, ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Regeneration einer mit dem Kreislauf 2 verbundenen Solequelle 5 eine Wärmeübertragung vom Kreislauf 2 an die Sole-Wasser-Wärmepumpe 1 abgeschaltet und Wärme von der elektrotechnischen Einrichtung 3 an den Kreislauf 2 übertragen wird.
Noch etwas genauer betrachtet, ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass die elektrotechnische Einrichtung 3 wahlweise als Batterie-Ladestation oder als wiederaufladbare, stationäre Batterie ausgebildet ist. Dabei ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 4 wahlweise mit einer Leistungselektronik der Batterie-Ladestation oder mit elektrischen Zellen der Batterie thermisch verbunden ausgebildet ist. Sofern die elektrotechnische Einrichtung 3 als wiederaufladbare, stationäre Batterie ausgebildet ist, ist diese wahlweise innerhalb (nicht extra dargestellt) oder außerhalb (siehe 1) des Gebäudes angeordnet.
Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der von einer Sole durchströmte Kreislauf 2 einen Vorlaufstrang 2.1 und einen Rücklaufstrang 2.2 aufweist und dass der Wärmeübertrager 4 einerseits über den Vorlaufstrang 2.1 und andererseits über den Rücklaufstrang 2.2 mit dem Kreislauf 2 verbunden ausgebildet ist. Hierzu ist vorzugsweise eine vom Vorlaufstrang 2.1 abzweigende und zum Wärmeübertrager 4 führende Zuleitung 4.1 und eine vom Wärmeübertrager 4 kommende und wieder zum Vorlaufstrang 2.1 führende Ableitung 4.2 vorgesehen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 4 über eine regelbare Ventileinrichtung 5, vorzugsweise ein Drei-Wege-Mischventil, mit dem Kreislauf 2, vorzugsweise mit dessen Vorlaufstrang 2.1, verbunden ausgebildet ist. Noch etwas genauer betrachtet, führt vorzugsweise die vorgenannte Ableitung 4.2 zur Ventileinrichtung 5.
Wiederum verfahrensmäßig betrachtet, ist in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt vorgesehen, dass eine am Wärmeübertrager 4 übertragene Menge an Wärme über eine am Kreislauf 2 vorgesehene Ventileinrichtung 5 geregelt wird.
Dabei ist weiterhin bevorzugt eine (in 1 nicht extra dargestellte) Regelungseinrichtung zur Regelung der Ventileinrichtung 5 und auch vorzugsweise der Kreislaufpumpe 2.3 vorgesehen. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sole-Wasser-Wärmepumpe 1 einen Regler aufweist und die Regelungseinrichtung als Teil dieses Reglers ausgebildet ist.
Schließlich ist noch bevorzugt vorgesehen (aber wiederum in 1 nicht extra dargestellt), dass die elektrotechnische Einrichtung 3 zur Vermeidung einer Taupunktunterschreitung einen Temperatursensor aufweist.
Wie ersichtlich, dient die vorstehend beschriebene Lösung somit zur optimalen Abwärmenutzung, nämlich durch eine geschickte Einbindung in einen (Sole-) Kreislauf 2 einer Sole-Wasser-Wärmepumpe 1. Dies ist sowohl für den Heiz- als auch für den Kühlbetrieb optimal und ermöglicht eine besonders effiziente Nutzung der Abwärme.
Die Sole hat dabei im Sommer typischerweise nach Durchlauf des Erdreichs eine Temperatur von etwa 12°C bis 13°C. Im Winter beträgt die Temperatur auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen immer noch etwa 6°C bis 8°C. Das verhältnismäßig konstante Temperaturband eignet sich somit hervorragend zur Temperierung der elektrotechnische Einrichtung 3. Insbesondere bei einer außen aufgestellten Batterie kann es im Sommer Kühlbedarf und im Winter Heizbedarf geben, der sehr gut durch den Sole-Kreislauf gedeckt werden kann.
Insbesondere durch die Einbringungen der Abwärme (bei der Batterie etwa 100 Watt, bei der Leistungselektronik etwa 1000 bis 2000 Watt) in den Sole-Kreislauf kann der COP der gebäudetechnischen Anlage verbessert werden. Insbesondere, wenn kein Heizbedarf besteht, kann die Energie der elektrotechnischen Einrichtung 3 dennoch an den (Sole-) Kreislauf 2 abgegeben und somit das Erdreich regeneriert werden.
Dieser Vorteil besteht dabei sogar während einer passiven Kühlung des Hauses durch den (Sole-) Kreislauf 2. Oftmals muss nämlich die Temperatur für die passive Kühlung mittels eines Mischers angehoben werden, um eine Taupunktunterschreitung zu vermeiden. Die Einbringung der Abwärme stellt somit keinen Komfortverlust dar, sondern kann vielmehr die Solequelle regenerieren und wirkt sich bei der Warmwasserbereitung sogar vorteilhaft aus.
Bezugszeichenliste

1: Sole-Wasser-Wärmepumpe
2: von einer Sole durchströmter Kreislauf
2.1: Vorlaufstrang
2.2: Rücklaufstrang
2.3: Kreislaufpumpe
3: elektrotechnische Einrichtung
4: Wärmeübertrager
4.1: Zuleitung
4.2: Ableitung
5: Ventileinrichtung
6: Heizkreislauf
6.1: Heizkreislaufpumpe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017104730 A1 [0009]
DE 102017201541 A1 [0009]

Claims

Gebäudetechnische Anlage, umfassend eine Sole-Wasser-Wärmepumpe (1) mit einem von einer Sole durchströmten Kreislauf (2) und eine zur Anlage gehörende elektrotechnische Einrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass an der elektrotechnischen Einrichtung (3) zu deren Temperierung ein thermisch mit dem von der Sole durchströmten Kreislauf (2) verbindbarer Wärmeübertrager (4) vorgesehen ist.
Gebäudetechnische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrotechnische Einrichtung (3) wahlweise als Batterie-Ladestation oder als wiederaufladbare, stationäre Batterie ausgebildet ist.
Gebäudetechnische Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (4) wahlweise mit einer Leistungselektronik der Batterie-Ladestation oder mit elektrischen Zellen der Batterie thermisch verbunden ausgebildet ist.
Gebäudetechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der von einer Sole durchströmte Kreislauf (2) einen Vorlaufstrang (2.1) und einen Rücklaufstrang (2.2) aufweist und dass der Wärmeübertrager (4) einerseits über den Vorlaufstrang (2.1) und andererseits über den Rücklaufstrang (2.2) mit dem Kreislauf (2) verbunden ausgebildet ist.
Gebäudetechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (4) über eine regelbare Ventileinrichtung (5) mit dem Kreislauf (2) verbunden ausgebildet ist.
Gebäudetechnische Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Ventileinrichtung (5) vorgesehen ist.
Gebäudetechnische Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sole-Wasser-Wärmepumpe (1) einen Regler aufweist und die Regelungseinrichtung als Teil dieses Reglers ausgebildet ist.
Gebäudetechnische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrotechnische Einrichtung (3) zur Vermeidung einer Taupunktunterschreitung einen Temperatursensor aufweist.
Verfahren zum Betrieb einer gebäudetechnischen Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regeneration einer mit dem Kreislauf (2) verbundenen Solequelle (5) eine Wärmeübertragung vom Kreislauf (2) an die Sole-Wasser-Wärmepumpe (1) abgeschaltet und Wärme von der elektrotechnischen Einrichtung (3) an den Kreislauf (2) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Wärmeübertrager (4) übertragene Menge an Wärme über eine am Kreislauf (2) vorgesehene Ventileinrichtung (5) geregelt wird.