DE202004007094U1

DE202004007094U1 - Energy-saving central heating system has solar collectors for sole heating during the supper, heat pumps for winter operation, and resistance heating system

Info

Publication number: DE202004007094U1
Application number: DE202004007094U
Authority: DE
Original assignee: Wille, Werner
Current assignee: WILLE, WERNER, DE
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2014-05-05

Abstract

The arrangement has solar collectors and heat pumps. The collectors (10) supply heat energy to a central heating system via a heat exchanger (20), a regulator (30), and a heat pump (60). A resistance heating system (100) is connected behind the arrangement. A geothermal energy exchanger is switched parallel to the solar collectors.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmenutzung mittels Kollektoren in Verbindung mit einer Wärmepumpe.The The invention relates to a device for using heat by means of collectors in connection with a heat pump.

Die Wärmepumpen haben Idealerweise eine Leistungszahl von 4, das heißt aus 1kWh Strom kann 4 kWh Heizung gewonnen werden. Aus Heizöl kann aus 1 Liter unter Berücksichtigung eines Brennerwirkungsgrades ca. 7 kWh Heizenergie gewonnen werden. Aufgrund der Rohstoffverknappung wird das Öl stets teurer. Die Betriebskosten für die Wärmepumpe betragen zZ. ca. 15% gegenüber den Ölheizungen (unter Berücksichtung von Wartung und Abgasmessungen usw.) , es werden ca 85% eingespart. Aus diesem Grunde werden immer mehr die Wärmepumpen zum Einsatz kommen.The Heat pumps ideally have a coefficient of performance of 4, i.e. from 1 kWh Electricity can be obtained from 4 kWh of heating. From heating oil can 1 liter considering a burner efficiency of about 7 kWh of heating energy can be obtained. Due to the shortage of raw materials, the oil is becoming more and more expensive. The operating costs for the Heat pump currently. about 15% versus the oil heaters (under consideration maintenance and exhaust gas measurements etc.), approx. 85% are saved. For this reason, the heat pumps will be used more and more.

Für die Heizung mittels Wärmepumpen werden verschiedene Systeme eingesetzt. Diese sind entweder Luft-Wasser-Wärmepumpen, die die Wärme aus der Umgebungsluft gewinnen oder Wärmepumpen, die die Erdwärme mittels Kühlschlangen im Erdreich nutzen. Andere Systeme nutzen die Wärme des Grundwassers.For the heating by means of heat pumps different systems are used. These are either air-water heat pumps, the the warmth from the ambient air or heat pumps that use geothermal energy cooling coils use in the ground. Other systems use the heat of the groundwater.

Bei allen Wärmepumpen wird der Wirkungsgrad im Winter deutlich geringer, da die Umgebungstemperaturen und Erdtemperaturen gegenüber dem Sommer sinken. Im Sommer haben diese Systeme den besten Wirkungsgrad, allerdings fällt im Sommer der geringste Heizbedarf an.at all heat pumps The efficiency in winter is significantly lower because of the ambient temperatures and earth temperatures fall in summer. In summer, these systems have the best efficiency, however falls the lowest heating requirement in summer.

Für die Heizung mittels Kollektoren gilt dasselbe. Im Sommer haben diese Systeme den besten Wirkungsgrad und erreichen Temperaturen bis 90°C, im Winter den schlechtesten, allerdings beträgt die Nutztemratur im Winter immer noch 30°C. Nachts jedoch wird keine Wärmeenergie über die Kollektoren übertragen.For the heating the same applies to collectors. In summer these systems have the best efficiency and reach temperatures up to 90 ° C in winter the worst, but the usable temperature is in winter still 30 ° C. At night, however, no thermal energy is passed through the Transfer collectors.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die Vorteile beider Systeme miteinander verknüpft.task The invention is now to develop a device that the Benefits of both systems linked together.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil gelöst.This Task is solved with the in the characterizing part.

Die vorgeschlagene Vorrichtung beruht auf der Idee, dass im Sommer die Kollektoren, die von der Sonnenenergie geseist werden, allein die Heizung mit Energie versorgen und im Winter dann den Wirkungsgrad der Wärmepumpe maximieren, da die Kollektoren nur 30°C erreichen und somit für die Heizung „direkt" nicht nutzbar sind. Die Wärmepumpe kann jedoch bereits mit 20°C einen maximalen Wirkungsgrad erzielen.The proposed device is based on the idea that the summer Collectors that are powered by solar energy, only those Supply heating with energy and then efficiency in winter the heat pump maximize, since the collectors only reach 30 ° C and are therefore not "directly" usable for heating. The heat pump can but already at 20 ° C achieve maximum efficiency.

Es zeigen:It demonstrate:

1 in einem Funktionsschaubild die Wärmepumpe und die Kollektoren mit Einbindung in das Heizsystem 1 in a functional diagram the heat pump and the collectors with integration into the heating system

2 in einem Funktionsschaubild die Wärmepumpe und die Kollektoren mit Einbindung in das Heizsystem mit nachgeschalteter Widerstandsheizung für Monovalenzbetrieb 2 In a functional diagram, the heat pump and the collectors with integration in the heating system with downstream resistance heating for monovalent operation

3 in einem Funktionsschaubild die Wärmepumpe und die Kollektoren mit Einbindung in das Heizsystem und mit Integration einer Erdverdampferschlange 3 in a functional diagram the heat pump and the collectors with integration into the heating system and with integration of an earth evaporator coil

In 1 ist in einem Funktionsschaubild eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Wärmeenergie wird über die Kollektoren 10 mittels eines Wasserstromes über einen Wärmetauscher 20 und einem Regler 30 in den Verdampfer 40 der Wärmepumpe geleitet. Der Behälter 50 dient als Speicher. Die Pumpe 60 fördert das abgekühlte Wasser wieder zu den Kollektoren. Im Verdampfer 40 wird die Wärme an das Kältemittel abgegeben und durch den Verdichter 41 auf das erforderliche Temperaturniveau von ca. 55°C gebracht. Über den Verflüssiger 42 wird die Wärmeenergie dann an den Heizkreislauf abgegeben. Der Heizkreislauf wird über Rücklauf mit den Leitungen 71,72 der Wärmepumpe geleitet, die Heizung 70 schaltet nur noch bei Unterschreiten der Rücklauftemperatur von 50°C dazu und bei 55°C wieder ab.In 1 a first embodiment of the invention is shown in a functional diagram. The heat energy is through the collectors 10 by means of a water flow through a heat exchanger 20 and a controller 30 in the evaporator 40 the heat pump. The container 50 serves as storage. The pump 60 conveys the cooled water back to the collectors. In the evaporator 40 the heat is transferred to the refrigerant and through the compressor 41 brought to the required temperature level of approx. 55 ° C. About the condenser 42 the thermal energy is then transferred to the heating circuit. The heating circuit is via return with the lines 71 . 72 the heat pump directed the heating 70 switches on only when the return temperature falls below 50 ° C and switches off again at 55 ° C.

Steigt nun die Temperatur im Sommerbetrieb des Kühlwassers der Kollektoren 10 auf über 55 °C an, öffnet der Regler 80 zur Leitung 83 und schließt die Leitung 82. Die Wärmeenergie wird nun „direkt" der Heizung eingespeist. Gleichzeitig schließt der Regler 30 bei einer Temperatur von 55°C die Leitung 31 und öffnet die Leitung 32. So wird eine Überhitzung des Verdampfen 40 der Wärmepumpe vermieden. Um eine Überhitzung der Kollektoren zu vermeiden, wird mittels eines Ventils 90 bei Bedarf Kaltwasser in den Speicher 50 nachgespeist, das Warmwasser läuft über den Überlauf 51 in die Kanalisation.Now the temperature of the cooling water of the collectors increases in summer 10 to above 55 ° C, the controller opens 80 to lead 83 and closes the line 82 , The thermal energy is now fed "directly" to the heating. At the same time, the controller closes 30 the line at a temperature of 55 ° C 31 and opens the line 32 , So there is an overheating of the evaporation 40 the heat pump avoided. In order to avoid overheating of the collectors, a valve is used 90 if necessary, cold water in the storage tank 50 replenished, the hot water runs over the overflow 51 into the sewers.

Im Nachtbetrieb regelt die herkömmliche Heizung 70 nach, da die Kollektoren keine Wärmeenergie übertragen.Conventional heating controls in night mode 70 since the collectors do not transmit heat energy.

In 2 wird dasselbe System wie in 1 dargestellt, nur mit einer Widerstandsheizung 100 nachgeschaltet. So kann auf die herkömmliche Heizung 70 ganz verzichtet werden, sie wird ersetzt durch einen Speicher 120.In 2 the same system as in 1 shown, only with a resistance heater 100 downstream. So can on the conventional heating 70 be completely dispensed with, it will be replaced by a memory 120 ,

In 3 wird dasselbe System wie 2 dargestellt, als Erweiterung wurde ein Erdwärmetauscher 110 eingesetzt, der die Wärmeenergie nachts von der Erde aufnimmt und an das System abgibt. Sinkt nun abends die Leistung der Kollektoren, öffnet der Regler 120 die Leitung 111. Der Wasserstrom wird nun über den Erdwärmetauscher 110 geleitet, der seine Wärme über die Leitung 112 in die Leitung 21 einspeist und so dem System zuführt.In 3 becomes the same system as 2 shown as an extension was a geothermal heat exchanger 110 used, which absorbs the heat energy from the earth at night and releases it to the system. If the output of the collectors drops in the evening, opens the regulator 120 The administration 111 , The water flow is now via the geothermal heat exchanger 110 who passed his heat over the line 112 in the line 21 feeds and thus feeds the system.

Claims

Device for realizing an energy-saving heating system in which the thermal energy is supplied to the heating system by means of collectors in connection with a heat pump, characterized in that the collectors supply the thermal energy to the heating system via a downstream heat exchanger, a control unit and a heat pump.

Device according to claim 1, characterized in that the system is followed by a resistance heater

Device according to claim 1, characterized in that a geothermal heat exchanger parallel to the collectors.