DE19535479A1

DE19535479A1 - Process releases coolant super heating enthalpy to drinking water

Info

Publication number: DE19535479A1
Application number: DE19535479A
Authority: DE
Inventors: Joachim Prof Dr Ing Zschernig
Original assignee: MELE VERSORGUNGSTECHNIK KG
Current assignee: MELE VERSORGUNGSTECHNIK KG
Priority date: 1995-09-23
Filing date: 1995-09-23
Publication date: 1997-03-27

Abstract

A process differentially decouples a heat pump circuit, and supplies drinking water and warm water for a central heating system. The novelty is that: (a) the coolant emerging from the compressor (1) in its super heated condition, releases its super heating enthalpy to the drinking water, thereby killing any Legionnaire's disease infection; (b) the coolant is then used as a coolant pressurised gas to heat the water for the central heating circuit to the required inlet (10) temp., before it then; (c) surrenders heat to drinking water through a heat exchanger. Also claimed is that the coolant leaves the compressor (1) with a superheated temp. of from 15-30 K above its condensation temp., and heats the already pre-warmed drinking water to above 60 deg C. The coolant pressurised gas heats the inlet (10) temp. to 50-60 deg C. After leaving the condenser (3) the coolant condensate heats the cold water from approx. 10 deg C to 30-40 deg C, and is then surrendered through the drinking water pipe (7) to the drinking water supply (8). Also claimed is a suitable heat pump for the process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur differenzierten Wärmeauskopplung aus einem Wärmepumpenkreislauf, das es er möglicht, gleichzeitig und mit nur einem Wärmepumpenaggre gat, die Wärmeversorgung der Heizungsanlagen und die Trink warmwasserbereitung eines Verbraucherkreislaufes zu reali sieren sowie eine Kompressionswärmepumpe zur Durchführung dieses Verfahrens. - Die Erfindung soll insbesondere bei der Wärmeversorgung von Eigenheimen bzw. Verbrauchern mit ver gleichbarem Bedarf Anwendung finden. Die erfindungsgemäße Wärmepumpe arbeitet unabhängig von der zur Verfügung stehen den Wärmequelle, wie Luft, Grundwasser, Erdreich u.ä. -The invention relates to a method for differentiated Heat extraction from a heat pump cycle, which he possible, at the same time and with only one heat pump unit gat, the heat supply of the heating systems and the drinking water heating of a consumer circuit to reali as well as a compression heat pump for implementation this procedure. - The invention is particularly intended for Heat supply of homes or consumers with ver similar needs apply. The invention Heat pump works regardless of which are available the heat source, such as air, groundwater, soil, etc. -

In der gegenwärtigen Praxis ist die Wärmeerzeugung mittels Kompressionswärmepumpen grundsätzlich nur auf dem Tempera turniveau der Druckgaskondensation möglich, d. h. daß bei Einsatz der Wärmepumpe für die Erzeugung von Heizwasser die Trinkwarmwasserbereitung für den gleichen Verbraucher etwa auf gleichem Temperaturniveau erfolgen muß, so daß die Wärme pumpe ganzjährig auf hohem Kondensationsdruckniveau betrieben wird, was eine hohen Elektroenergiebedarf verursacht. Dieser Zustand wird durch die Anforderung verschärft, daß Trinkwarmwasser zu Desinfektionszwecken (Abtötung der Legio nellen) vor seiner Bereitstellung auf eine Temperatur von über 60°C erhitzt werden muß.In current practice, heat generation is by means of Compression heat pumps basically only on the tempera The level of compressed gas condensation is possible, d. H. that at Use of the heat pump for the production of heating water Domestic hot water preparation for the same consumer, for example must take place at the same temperature level so that the heat pump operated all year round at a high condensation pressure level becomes what causes a high electrical energy requirement. This condition is exacerbated by the requirement that Domestic hot water for disinfection purposes (killing the legio nellen) prior to its deployment to a temperature of must be heated above 60 ° C.

Anderenfalls müßten zwei getrennt betriebene Wärmepumpen für Raumheizung und Trinkwarmwassererwärmung aufgestellt werden, was zu hohen Mehrkosten führt oder das Trinkwasser wird durch die Wärmepumpe nur vorgewärmt und beispielsweise durch elektri sche Heizpatronen nachgeheizt, womit wiederum mehr Elektro energie verbraucht wird. Otherwise, two separately operated heat pumps would have to Space heating and domestic hot water heating are installed, which leads to high additional costs or to the drinking water the heat pump only preheated and, for example, by electri heating cartridges, which in turn means more electrical energy is consumed.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Kompressionswärmepumpen wurde bereits theoretisch die Möglichkeit diskutiert, die Prozesse der Kondensatkühlung und Dampfenthitzung in einem Aggregat miteinender zu verknüpfen; konkrete Lösungsvor schläge sind jedoch hierzu nicht bekannt.To increase the efficiency of compression heat pumps The possibility has already been discussed theoretically that Processes of condensate cooling and steam heating in one To link the aggregate together; concrete solution However, no shocks are known.

Die in der Fach- und Patentliteratur veröffentlichten Lösungen zur Verbesserung der Nutzwärmeabgabe herkömmlicher Kompres sionswärmepumpen beziehen sich im wesentlichen auf den zusätz lichen Einsatz von Strahlapparaten (Heißflüssigkeitsstrahlpumpen) bzw. zur wechselseitigen Ausnutzung des Kältemittels zum Hei zen und Kühlen.The solutions published in the specialist and patent literature to improve the heat dissipation of conventional compresses ion heat pumps essentially refer to the additional Use of jet devices (hot liquid jet pumps) or for the mutual use of the refrigerant to the hot zen and cooling.

Diese verschiedenen bekannten Lösungen sind grundsätzlich durch einen hohen Apparate- und Regelungsaufwand gekennzeichnet. Eine Wärmepumpe, die es mit geringem Elektroenergieaufwand ermöglicht, den kompletten Heizwärme- und Trinkwarmwasserbe darf eines Verbrauchers zu sichern, ist nicht bekannt.These various known solutions are basic characterized by a high expenditure on equipment and regulation. A heat pump that does it with little electrical energy enables the complete heating and domestic hot water may secure a consumer is not known.

Das Ziel der Erfindung besteht deshalb darin, den Wirkungsgrad einer an sich bekannten Kompressionswärmepumpe soweit zu ver bessern und gleichzeitig deren Energieverbrauch (Antriebs energie) soweit abzusenken, daß sie wirtschaftlich wettbewerbs fähig wird.The aim of the invention is therefore the efficiency a compression heat pump known per se as far as ver improve and at the same time their energy consumption (drive energy) to the extent that it is economically competitive becomes capable.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Funk tionen Kondensation, Kondensatenthitzung und Kondensatkühlung mit relativ geringem Apparateaufwand in einem Wärmepumpen aggregat zu realisieren.The invention has as its object the radio condensation, condensate heating and condensate cooling with relatively little equipment required in a heat pump to realize aggregate.

Hierzu ist erfindungsgemäß dem zwischen Kältemittel- und Heizkreislauf einer Kompressionswärmepumpe angeordneten Kon densator jeweils ein weiterer Wärmeüberträger vor- bzw. nach geschaltet, so daß der kältemittelseitig vorgeschaltete Wärme überträger als Enthitzer des Kältemittels und der nachgeschal tete Wärmeüberträger als Kondensatkühler wirken und das er findungsgemäße Verfahren wie folgt abläuft:
In den als Enthitzer wirkenden Wärmeüberträger strömt das Kälte mittel im überhitzten Zustand mit einem Temperaturniveau, wel ches 15 . . . 30 K über der Kondensationstemperatur liegt.For this purpose, according to the invention arranged between the refrigerant and heating circuit of a compression heat pump Kon another heat exchanger upstream or downstream, so that the refrigerant upstream heat exchanger act as a desuperheater of the refrigerant and the downstream heat exchanger act as a condensate cooler and the inventive method as follows expires:
In the heat exchanger acting as a desuperheater, the coolant flows in the overheated state at a temperature level which wel 15. . . 30 K above the condensation temperature.

Dieses hohe Temperaturniveau wird dazu genutzt, das Trinkwarm wasser im Enthitzer im Gegenstromprinzip auf 70 . . . 80°C auf zuheizen, wobei die Keime, - Legionellen -, im Wasser abge tötet werden. Das erwärmte Trinkwarmwasser fließt in den Trink warmwasserspeicher, das Kältemittel strömt zum zweiten Wärme überträger, den Kondensator. Beim Eintritt in den Kondensator hat das Kältemittel-Druckgas ein niedrigeres Temperaturniveau nahe seiner Kondensationstemperatur, womit es das Wasser für die Raumheizung auf 30 . . . 50°C aufwärmt.This high temperature level is used to make the domestic hot water water in the desuperheater on the countercurrent principle to 70. . . 80 ° C to heat, the germs, - Legionella -, abge in the water be killed. The heated domestic hot water flows into the drinking hot water tank, the refrigerant flows to the second heat transmitter, the capacitor. When entering the condenser the refrigerant gas is close to a lower temperature level its condensation temperature, making it the water for the Space heating to 30. . . 50 ° C warms up.

Das aus dem Kondensator abfließende Kältemittelkondensat wird in einen dritten Wärmeüberträger, den Kondensatkühler, geführt, wo es mit Kaltwasser von ca. 10°C in Wärmetausch gebracht wird und dieses auf ca. 30 . . . 40°C vorwärmt, ehe es vor dem Ent hitzer in die Trinkwarmwasser-Zirkulationsleitung eingespeist wird.The refrigerant condensate flowing out of the condenser becomes into a third heat exchanger, the condensate cooler, where it is brought into heat exchange with cold water of approx. 10 ° C and this to about 30. . . Preheats 40 ° C before it starts heater is fed into the domestic hot water circulation line becomes.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Wär mepumpe wird, ohne zusätzliche Zuführung von Antriebsenergie, sowohl ein erheblicher Gewinn an Nutzwärme erzielt, als auch den gesetzlichen Anforderungen einer Trinkwassererwärmung auf über 60°C Rechnung getragen.With the inventive method and the associated heat mepumpe, without additional supply of drive energy, both achieved a significant gain in useful heat, as well the legal requirements of drinking water heating taken into account above 60 ° C.

Darüberhinaus können sowohl der Kondensator als auch der Kondensatkühler so ausgelegt werden, daß sie jeweils allein die gesamte Enthitzungs- und Kondensationsenthalpie übertra gen und an den Heizkreislauf oder das Trinkwasser abgeben können.In addition, both the capacitor and the Condensate coolers are designed so that they are each alone the entire enthalpy of heat and condensation is transferred and deliver it to the heating circuit or drinking water can.

Die Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Diese zeigt
die erfindungsgemäße Wärmepumpe und deren Einbindung in einen Heiz- und Trinkwarmwasserkreislauf.The invention is explained in more detail in the accompanying drawing using an exemplary embodiment. This shows
the heat pump according to the invention and its integration into a heating and domestic hot water circuit.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kompressor
2 Enthitzer
3 Kondensator
4 Kondensatkühler
5 Entspannungsventil
6 Verdampfer
7 Trinkwasser-Zuleitung
8 Trinkwarmwasser-Zirkulationsleitung
9 Heizwasser-Rücklauf
10 Heizwasser-Rücklauf
11 Trinkwarmwasser-Speicher
12 Trinkwarmwasser-Zirkulationspumpe 1 compressor
2 desuperheaters
3 capacitor
4 condensate coolers
5 expansion valve
6 evaporators
7 Drinking water supply
8 DHW circulation pipe
9 Heating water return
10 heating water return
11 DHW cylinder
12 DHW circulation pump

Claims

1. A method for differentiated heat extraction from a heat pump circuit with simultaneous domestic hot water preparation and heating water heating, characterized in that the refrigerant flowing out of the compressor ( 1 ) in its superheated state releases its overheating enthalpy to the domestic hot water circuit until the Legionella bacteria are killed, then as refrigerant - Compressed gas is used to heat the hot water to the required flow temperature and is then brought into heat exchange with cold water as a refrigerant condensate and preheats it before it enters the drinking water circuit.

2. The method according to claim 1, characterized in that the refrigerant, the compressor ( 1 ) with an overheating temperature of 15. . . 30 K above its condensation temperature and the preheated domestic hot water is heated to a temperature of over 60 ° C.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the refrigerant compressed gas following the domestic hot water preparation with a temperature level in the vicinity of the condensation temperature, the heating water flow ( 10 ) to 50. . . Heated to 60 ° C.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the refrigerant condensate after leaving the condenser ( 3 ) for preheating the cold water from about 10 ° C to 30. . . 40 ° C is used, which then leads via the drinking water supply line ( 7 ) into the domestic hot water circulation line ( 8 ).

5. Heat pump for performing the method according to claim 1 to 4, characterized in that the medium between cooling and heating circuits integrated capacitor (3) each, a further heat exchanger is connected as a desuperheater (2) before and tet nachgeschal as condensate cooler (4).

6. Heat pump according to claim 5, characterized in that the desuperheater ( 2 ) on the water side is connected both to the domestic hot water circulation line ( 8 ) and via pump ( 12 ) to the domestic hot water tank ( 11 ).

7. Heat pump according to claim 5 and 6, characterized in that the condensate cooler ( 4 ) on the water side with the drinking water supply line ( 7 ) and the domestic hot water circulation line ( 8 ) is connected.