DE1945807C2

DE1945807C2 - Hallenbad

Info

Publication number: DE1945807C2
Application number: DE1945807A
Authority: DE
Inventors: 5860 Iserlohn Witte Haustechnik Gmbh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-09-06
Filing date: 1969-09-06
Publication date: 1975-10-02
Also published as: GB1307970A; DE1945807B2; DE1945807A1

Description

Zusatzerfindung besteht der Kondensatorteil der Hauplwäi-mepumpe aus insgesamt drei bintereinandergeschalteten Kondensatoren, von denen der mittlere vom Beckenwasser und die beiden anderen jeweils von der Hallenluft zu beaufschlagen sind. Dadurch wind die gekühlte und entfeuchtete Luft in drei Stufen erwärmt, wobei der erste im Luftkanal angeordnete Kondensator unter Auskühlung des Kältemittelkondensats einer Luft-Vorwärmung, der zweite Kondensator der Hauptwärmepumpe der eigentlichen Luft-Aufwärmung und der dritte Kondensator der nachgeschalteten Zusatzwärmepumpe einer Nachwärmung der Luft dient. Da die Abnutzung der Koudensatauskühlung im Hauptwärmepumpenkreislauf zur Vorwärmung der Luft unmittelbar eine Erhöhung der Leistungsziffer der Hauptwärmepumpe zur Folge hat kann letztere bei noch besserer Leistungsziffer arbeiten, wodurch wiederum der nachgeschaltete Zusatzwärmepumpenkreislauf entsprechend kleiner ausgelegt und mit entsprechend geringerer elektrischer Energie zur Gewährleistung der gesamten Energiebedarfsdeckung betrieben werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind, erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine Hauptwärmepumpe mit einem vorgeschalteten Wassersatz und einer nachgeschalteten Zusatzwärmepumpe,

Fig.2 eine Hauptwärmepumpe mit einem aus insgesamt drei Kondensatoren bestehenden Kondensatorteil zur Kältmitteikondensatauskühlung und nachgeschalteter Zusatzwärmepumpe und

F i g. 3 die Hauptwärmepumpe mit zwei kältemittelsei tig zueinander parallelgeschalteten Kondensatoren und der luftseitig·nachgeschalteten Zusatzwärmepumpe.

Die in Fig.l dargestellte Hauptwärmepumpe 1 besteht im wesentlichen aus dem von der feuchtwarmen Hallenluft beaufschlagten Verdampfer 2, dem Verdichter 3, dem Kondensatorteil 4, der sich aus den Kondensatoren 4' and 4" zusammensetzt, sowie dem Druckreduzierventil 5. Der Kondensator 4" wird von dem mit dem Becken 6 unmittelbar in Verbindung stehenden Beckenwasserkreislauf 7 beaufschlagt, während der Kondensator 4' im Luftaufbereitungskanal 8 angeordnet ist. Hinter der Hauptwärm<"r«umpe 1 ist die Zusatzwärmepumpe 9 vorgesehen, die sich aus dem Verdampfer 9, dem Verdichter 9", dem Kondensator 9'" und dem Druckreduzierventil 9^U zusammensetzt. Außerdem ist vor der Hauptwärmepumpe 1 noch ein Wassersatz 10 angeordnet, dessen beide Wärmetauscher 10' und 10" zur Vorkühlung bzw. Vorwäi mung der Hallenluft dienen.

Im Beckenwasserkreislauf 7 sind die Beckenwasserpumpe 7', ein Magnetventil 7" sowie ein Haarfänger T" hintereinander angeordnet, während c'ie vom Thermostaten 11' über die Zeitschaltuhr 11" gesteuerte Widerstandsheizpatione 11 für eine Aufladung des Beckenwassers 6' in Zeiten eines billigen Energieangebots sorgt. Außerdem ist mit dem Becken 6 noch ein Filterpumpenkreislauf 12 verbunden, dessen Filterpumpe 12' über den Skimmer 12" und die Bodenabsaugung 12'" das Beckenwasser 6' absaugt und durch das Filter 12 ^1V ins Becken 6 zurückdrückt.

Der Verdampfer 9' der Zusatzwärmepumpe 9 ist dabei entweder über die Verbindungsleitungen 13 parallel zum Kondensator 4" der Hauptwärmepumpe 1 geschaltet oder aber über die gestrichelt dargestellten Verbindungsleitungen 14 über das Ventil 15 an den Filterpumpenkreislauf 12 des Beckens 6 parallel angeschlossen. Während des Nonaalbetriebes schaltet ein in der

s Halle angebrachter Hygrostat 16 den Kompressor 3 der Hauptwännepumpe 1 Je nach Feuchtigkeitsanfall in der Halle in regelmäßigen Takten ein, während zugleich der Ventilator 17 durch den Luftkanal 8 feuchtwarme Hallenluft saugt wodurch sie am Wärmetauscher 10' vorgekühlt am Verdampfer 2 weitergekühli und entfeuchtet wird und nach Durchströmen des Tropfenabscheiders 18 vom Wärmetauscher 10" wieder vorgewärmt und vom Kondensator 4' auf ihre erforderliche Temperaturhöhe gebracht wird. Dabei

is dient der in den Beckenwasserkreislauf 7 geschaltete Kondensator 4" dazu, den insbesondere an heißen Sommertagen anfallenden Wärmeüberschuß ins Bek kenwasser 6' abzuführen. Ein solcher Anfall von Wärmeüberschuß macht sich zunächst durch ein Ansteigen des Druckes im Wärmepumpenkreisiauf i bemerkbar, worauf bei Oberschreiten eines Grenzdrukkes der im Hauptwärmepumpenkreislauf 1 befindliche Pressostat 19 das Magnetventil 7" öffnet und zugleich die Beckenwasserpumpe T in Betrieb setzt um bei Erreichen des Normaldruckes das Ventil 7" wieder zu schließen und die Pumpe T wieder außer Betrieb zu setzen. Für den Fall hingegen, daß die Hauptwärmepumpe auf Grund ihrer Dimensionierung nicht imstande ist, die Raumluft auf ihr erforderliches Temperaturnive au zu erwärmen, ist die Zusatzwärmepumpe 9 vorgesehen, die durch ihren in den Luftaufbereitungskanal 8 eingesetzten Kondensator 9'" die vom Kondensator 4' kommende Luft nachwärmt Zu diesem Zweck setzt der Thermostat 20 bei Untertemperatur der Hallenluft sowohl die Beckenwasserpumpe T als auch den Kompressor 9" in Betrieb, wodurch warmes Beckenwasser 6' über die Verbindungsleitungen 13 in den Verdampfer 9' der Zusatzwärmepumpe 9 gedrückt wird, dort unter Wärmeabgabe gekühlt und alsdann in das Becken 6 zurückgefördert wird. Dieser Thermostat 20, der vorzugsweise als Dreistellungsthermostat (für Untertemperatur, Nullstellung und Übertemperatur) ausgebildet ist, kann bei Übertemperatur der Hallenluft ebenfalls das Magnetventil 7 öffnen sowie die Beckenwasserpumpe T in Betrieb setzen, während der Kompressor 9" der Zusatzwärmepumpe 9 außet Betneb geschaltet bleibt.

Die am Verdampfer 9' abgegebene Wärmemenge wird vom Kompressor 9" auf ein höheres Temperaturniveau angehoben, dem Kondensator 9'" zugeführt, von dem sie an die Raumluft abgegeben wird. Dabei ist die Hauptwärmepumpe 1 und insbesondere deren Kompressor 3 so ausgelegt, daß sie innerhalb eines bestimmten Temperaturintervalls der atmosphärischen Außenluft vollkommen ausreicht, um den Wärmebedarf des Hallenbades zu decken, während die Zusatzwärmepumpe 9 lediglich bei relativ tiefen Außentemperaturen an extrem kalten Tagen einzuschalten ist, wodurch sowohl die Hauptwärmepumpe 1 als auch die

Zusatzwärmepumpe 9 stets bei optimalen Leistungsziffern arbeiten können.

Ganz Entsprechendes gilt auch für die in Fig. 2 dargestellte Anlage. Im Gegensatz zu der in Fig.l beschriebenen besteht hier der Kondensatortei! 4 der Hauptwärmepumpe 1 aus insgesamt drei Kondensatoren 4', 4" und 4'", von denen die beiden vorzugsweise als Rippenrohrwärmeaustauscher ausgebildeten Kondensatoren 4' und 4'" im Luftaufbereitungskanal 8

angeordnet sind, während der Kondensator 4" wie in der Anlage nach Fig.) je nach Bedarf vom Beckenwasserkreislauf 7 zu beaufschlagen ist. Der besondere Vorteil dieser Anordnung beruht darin, daß im Kondensator 4' der vom Kompressor 3 kommende Kältemitteldampf zum größten Teil auskondensiert wird und anschließend dieses Kältemittelkondensat im Kondensator 4'" durch die kalte vom Verdampfer 2 kommende Luft noch weiter ausgekühlt wird, wodurch die Leistungsziffer der Hauptwärmepumpe 1 noch weiter angehoben wird und somit auch die Zusatzwärmepumpe 9 entsprechend kleiner ausgelegt werden kann.

In F i g. 3 wird der Kondensatorteil 4 der Hauptwärmepumpe 1 aus den Kondensatoren 4', 4" und 4^1V gebildet, wobei nunmehr im Gegensatz zu dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel die beiden Kondensatoren 4' und 4" im Kältemittelkreislauf parallel zueinander geschaltet sind. Um beispielsweise eine Kondensatüberflutung des Verdampfers 2 bei abgestelltem Kompressor 3 zu verhindern, ist hinter dem Kondensator 4' und dem Kondensator 4" je ein Magnetventil 21 bzw. 2Γ vorgesehen. Im Betrieb können beide Ventile 21, 21' auch wahlweise geöffnet bzw. geschlossen werden, wobei bei gewünschter starker Wärmeabfuhr ins Beckenwasser 6' das Ventil 21 geschlossen und das Ventil 21' geöffnet ist, wohingegen bei starker Lufterwärmung das Ventil 21 geöffnet und das Ventil 2Γ geschlossen wird. Lediglich im Stillstand des Kompressors 3 sind beide Ventile 21,21' geschlossen. Dabei wird das Ventil 21 gleichzeitig mit Anlaufen des Kompressoers 3 geöffnet und mit diesem vom Hygrostaten 16 geregelt, während das Ventil 21' bei Übertemperatur der Hallenluft gemeinsam mit dem Magnetventil 7" und der Beckenwasserpumpe T vom Thermostaten 20 geöffnet bzw. in Betrieb gesetzt wird.

Der Luftkondensator 4' ist so groß ausgelegt, daß er im Normalbetrieb ohne weiteres imstande ist, die gesamte Wärmebedarfsdeckung der Luft aufzubringen.

während der gesamte Wärmeüberschuß vom Kondensator 4" in das Beckenwasser 6' abgeführt wird. Durch entsprechendes Abstimmen der Zusatzwärmepumpe 9 insbesondere von deren Luftkondensator 9'", ist es möglich, mit nur drei Wärmeaustauschern 2, 4', 9'" im Luftaufbereitungskanal 8 auszukommen, wodurch die Anlagekosten der Hauptwärmepumpe 1 und der Zusatzwärmepumpe 9 entsprechend verringert werden. Der hinter den beiden Kondensatoren 4' und 4" in den

ίο Kältemittelkreislauf der Hauptwärmepumpe 1 geschaltete Kondensator 4^IV dient auch hier zur Ausnutzung der Kondensatauskühlung diesmal für eine Fußbodenheizung 22, wodurch wiederum die Leistungsziffer der Hauptwärmepumpe 1 erhöht und somit die Zusatzwärmepumpe 9 entsprechend geringer ausgelegt werden kann.

Es versteht sich, daß der letztgenannte Kondensator 4^1V ebenso gut auch zwischen den Kondensatoren 4" und 4'" der in F i g. 2 dargestellten Anlage angeordnet werden kann, wodurch die Kondensatauskühlung sowohl für die Fußbodenheizung 22 als auch für die Luftvorwärmung ausgenutzt wird. Weiterhin ist es möglich, die Zusatzwärmepumpe 9 durch eine an sich bekannte Anbringung eines Vierwegeventils sowie eines weiteren Druckreduzierventils mittels Umkehrung der Kältemitteldurchfluörichtung an heißen Sommertagen zur Nachkühlung der Luft zu benutzen, wobei dann der bisherige Kondensator 9'" als Verdampfer und der bisherige Verdampfer 9' als Kondensator wirken wurden und letzterer gemeinsam mit dem Kondensator 4" den anfallenden Wärmeüberschuß ins Beckenwasser 6' abschiebt. Schließlich kann bei hohen Hallenlufttemperaturen ein Teil der gekühlten und entfeuchteten Luft hinter dem Tropfenabscheider 18 durch den in F i g. 1 gestrichelt dargestellten und mittels der elektromotorisch verstellbaren Drosselklappe 23' regelbaren Bypasskanal 23 abgezogen und hinter den Wärmeaustauschern 10", 4', 9'" dem erwärmter Luftanteil wieder zugeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

L'

Claims

Patentansprüche:

1. Hallenbad mit einer Beckenheizung, einer Luftaufberekungsanlage zur Gewinnung von Luft s mit einem niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als dem 4er feuchten Raumluft und einer Heizvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Raumlufttemperanir, wobei die Hallenluft durch eine nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitende Luftentfeuchtungsanlage to umgewälzt und anschließend aufgeheizt wird sowie die gesamte für die Beheizung des Beckenwassers und der Hallenluft erforderliche Energie mit Ausnahme der vom Verdichterteil benötigten Energie dem Beckenwasser zuzuführen und darin zu speichern ist, nach Patent 1812 353, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Verdampfer· (9·), Verdichter- (9") und Kondensatorteil (9'") bestehende Zusatzwärmepumne (9) vorgesehen ist, deren Kondensatorteil (9 ) dem Kondensatorteil {4') der Hauptwärmepumpe (1) nachgeschaltet ist während der Verdampferteil (9') der Zusatzwannepumpe (9) bei deren Betrieb mit dem Beckenwasser (6') in Wärmeaustausch steht

2. Hallenbad nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferteil (9') der Zusatzwärmepumpe (9) zu einem vom Beckenwasser (6') überfluteten Kondensator (4") der hauptwärmepumpe (1) parallel geschaltet ist

3. Hallenbad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferteil (9') der Zusatzwärmepumpe (9) über ein Ventil (15) parallel an einen Filterpumpenkreislauf (12) des Beckenwassers (6') angeschlossen ist (F i g 1).

4. Hallenbad nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet daß der Kondensatorteii (4) der Hauptwärmepumpe (1) aus insgesamt drei hintereinandergeschalteten Kondensatoren (4', 4", 4'") besteht, von denen der mittlere (4") vom Beckenwasser (6') und die beiden anderen (4\ 4'") jeweils von der Hallenluft zu beaufschlagen sind (Fig.2).

5. Hallenbad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Kondensatorteil (4) der Hauptwärmeoumpe (1) zwei parallel zueinander geschaltete Kondensatoren (4'. 4") aufweist, von denen der eine (4") vom Beckenwasser (6') und der andere (4') von der Hallenluft zu beaufschlagen ist (F i g. 3).

6. Hallenbad nach den Ansprüchen 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß in die zum Kondensator (4") führende Beckenwasserzuleitung unmittelbar vor diesem Kondensator (4") der Hauptwärmepumpe (1) ein Magnetventil (7") eingebaut ist, das von einem im Kältemittelkreislauf der Hauptwärmepumpe (1) eingesetzten Pressostaten (19) unter gleichzeitiger Inbetriebnahme der Beckenwasserpumpe (7') bei Überdruck des Kältemittels zu öffnen i«.

7. Hallenbad nach den Ansprüchen 1,2,4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß der Verdichter (9") der Zusatzwärmepumpe (9) und die Pumpe (7') des Beckenwasserkreislaufes (7) von einem in dem Luftaufbereitungskanal (8) vorgesehenen Thermostaten (20) bei Untertemperatur der Hallenluft in Betrieb zu setzen sind.

Gegenstand des Patents 18 12 353 ist ein Hallenbad mit einer BeckenbeizaBg, einer LuftaufbereitangsanJage zur Gewinnung von Luft mit eiaem niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als dem der feuchten Raumluft und einer Heizvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Raumlufttemperatur, wobei die Hallenluft durch eine nach dem Wärmepuropenprmzip arbeitende Luftentfeuchtungsanlage umgewälzt und anschließend aufgeheizt wird sowie die gesamte für die BeheizuEg des Beckenwassers und der Hallenluft erforderuciie Energie mit Ausnahme der vom Verdichterteil benötigten Enetgie dem Beckenwasser zuzuführen und darin zu speichern ist

Bei dem Hallenbad nach der Hauptpatentanmeldung wird die im Beckenwasser gespeicherte Energie allein durch Verdampfung und direkten Wärmeübergang an die HaUenluft abgegeben und daraus mittels einer Wärmepumpe zurückgewonnen und für die Aufrechterhaltung des Raumluftzustandes und der damit zusammenhangenden Deckung der Transmissionsverluste wiederverwendet wobei dem als Wärmespeicher dienenden Beckenwasser Wärmeenergie so zuzuführen ist daß es nur in Zeiten eines günstigen Energieangebots, z. B. durch Nieder-Tarifstrom, aufgeladen zu werden braucht.

Es hat sich nun zur Erzielung einer schnellen Raumluftaufheizung als sehr vorteilhaft erwiesen, die vorerwähnte, im Beckenwasser gespeicherte Wärmeenergie nicht nur direkt durch zeitlich relativ träge verhütende Verdampfungsvorgänge der Raumluft zuzuführen, sondern auch indirekt aus dem Beckenwasser an die Raumluft abzugeben, was besonders eine Nachwärmung der gekühlten, entfeuchteten und bereits vorgewärmten Luft bei hohen Transmissionsverlusten des Hallenbadbaukörpers zu wirtschaftlich günstigen Bedingungen sicherstellt.

Dies geschieht nach der Zusatzerfindung dadurch, daß eine aus Verdampfer-, Verdichter- und Kondensatorteil bestehende Zusatzwärmepumpe vorgesehen ist deren Kondensatorteil dem Kondensatorteil der Haupt wärn.epumpe nachgeschaltet ist während der Verdampferteil der Zusatzwärmepumpe bei deren Betrieb mit dem Beckenwasser in Wärmeaustausch steht. Auf diese Weise kann der ohnehin bezüglich der Aufheizung vorrangigen Raumluft am Kondensatoiteil der Zusatzwärmepumpe in kurzer Zeit d. h. sobald deren Verdampfer vom Beckenwasser überflutet und deren Kompressor eingeschaltet ist so vkl Wärme direkt zugeführt werden, wie zur Aufrechterhaltung des Raumluftzustandes erforderlich ist. Hierbei ist ein wesentlicher Vorteil, daß durch die stufenweise Erwärmung der Raumluft und durch entsprechendes Aufeinanderabstimmen von Haupt- und Zusatzwärmepumpe deren Leistungsziffern erhöht und die elektrischen Gesamt-Betriebskosten demgemäß gesenkt werden.

Zur Überflutung des Verdampferteils der Zusatzwärmepumpe sind grundsätzlich zwei Möglichkeiter besonders vorteilhaft So kann der Verdampfer einmal zu einem vom Beckenwasser überfluteten Kondensatot der Hauptwärmepumpe parallel geschaltet und zurr anderen über ein Ventil parallel an einen Filterpumpen kreislauf des Beckenwassers angeschlossen werden Dabei wird man sich von Fall zu Fall, z. B. je nach Größ< des Hallenbads und nach Dimensionierung der Becken wasserpumpe einerseits und der Filterpumpe anderer sei ts, für die erste oder zweite Möglichkeit entscheiden.

Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal dei