DE202008008054U1

DE202008008054U1 - heater

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Publication number: DE202008008054U1
Application number: DE202008008054U
Authority: DE
Original assignee: Wisag Gebaeude- und Industrieservice Nord-West & Co KG GmbH; WISAG GEBAEUDE und INDUSTRIESE; Wisag Gebaeude und Industrieservice Nord West GmbH and Co KG
Current assignee: Wisag Gebaeude und Industrieservice Nord West GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: DE202008006026U1; DE102008021804A1

Abstract

Heizvorrichtung (1) mit einer Brauchwasserbereitungseinrichtung (2) zur Erzeugung und Speicherung von heißem Brauchwasser (3) mit einem Brauchwassertank (4) für Brauchwasser (3), einer zur Beheizung des Brauchwassers (3) mittels eines Kältemittels (6) zugeordneten Wärmepumpe (5) und wenigstens einem dem Brauchwassertank (4) zugeordneten, mit der Wärmepumpe (5) gekoppelten Brauchwasser-Wärmetauscher (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher (10) als Röhrenwärmetauscher, insbesondere Ko- oder Triaxialwärmetauscher, vorzugsweise zur Erwärmung des Brauchwassers (3) im Gegenstrom, ausgebildet ist, daß das Brauchwasser (3) den Brauchwasser-Wärmetauscher (10) ohne Unterstützung einer Pumpe während des Betriebs durchströmt, daß das im Brauchwassertank (4) befindliche Brauchwasser (3) schichtweise von oben nach unten aufgeheizt wird und daß sich ein Brauchwasserausgang (25) im oberen Bereich des Brauchwassertanks (4) befindet.heater (1) with a hot water preparation device (2) for generating and storage of hot Industrial water (3) with a hot water tank (4) for service water (3), one for heating the service water (3) by means of a refrigerant (6) associated heat pump (5) and at least one associated with the service water tank (4), with the heat pump (5) coupled service water heat exchanger (10), characterized in that the hot water heat exchanger (10) as a tube heat exchanger, in particular co- or triaxial heat exchangers, preferably for heating the Hot water (3) in countercurrent, is formed that the hot water (3) the service water heat exchanger (10) without support a pump during flows through the operation, that this in the service water tank (4) located process water (3) in layers is heated from top to bottom and that is a hot water outlet (25) located in the upper part of the hot water tank (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einer Brauchwasserbereitungseinrichtung zur Erzeugung und Speicherung von heißem Brauchwasser mit einem Brauchwassertank für Brauchwasser, einer zur Beheizung des Brauchwassers mittels eines Kältemittels zugeordneten Wärmepumpe und wenigstens einem dem Brauchwassertank zugeordneten, mit der Wärmepumpe gekoppelten Brauchwasser-Wärmetauscher.The The invention relates to a heating device with a dhw heating device for the production and storage of hot water with a Domestic hot water tank for Industrial water, one for heating the service water by means of a refrigerant associated heat pump and at least one associated with the hot water tank, with the heat pump coupled service water heat exchanger.

Heizvorrichtungen zur Brauchwasserbereitung sind aus dem Stand der Technik bereits seit langem bekannt. Bei einer bekannten Heizvorrichtung befindet sich der Wärmetauscher im Brauchwasserkessel. Bei dieser bekannten Heizvorrichtung ist insbesondere von Nachteil, daß das System aufgrund der großen aufzuheizenden Brauchwassermenge im Brauchwassertank vergleichsweise träge ist und es relativ lange dauert, bis eine hinreichende Brauchwassertemperatur erreicht ist. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Systems besteht darin, daß, je höher die Brauchwassertemperatur ist, desto geringer der thermische Wirkungsgrad der Heizvorrichtung ist. Dies ergibt sich dadurch, da beispielsweise bei einer Brauchswassertemperatur von 50° nur eine vergleichsweise geringe Temperaturdifferenz zum Kältemittel besteht, so daß das Kältemittel in nicht hinreichender Weise die Wärmeenergie abgeben kann.heaters for dhw heating are already from the prior art known for a long time. Located in a known heater the heat exchanger in the hot water boiler. In this known heater is particular disadvantage that the System due to the large to be heated domestic hot water in the hot water tank comparatively is sluggish and it takes a relatively long time to reach a sufficient hot water temperature is reached. Another disadvantage of this known system exists in that, The higher the hot water temperature is, the lower the thermal efficiency the heater is. This is because, for example at a hot water temperature of 50 ° only a comparatively low Temperature difference to the refrigerant exists, so that the refrigerant can not dissipate the heat energy in a sufficient way.

Bei einer anderen bekannten Heizvorrichtung befindet sich der Brauchwasser-Wärmetauscher außerhalb des Brauchwassertanks. Zwischen dem Brauchwasser-Wärmetauscher und dem Brauchwassertank befindet sich eine Pumpe, um das Brauchwasser zwischen dem Brauchwassertank und dem Wärmetauscher zirkulieren zu lassen. Bei dieser bekannten Heizvorrichtung kann durch eine Vergrößerung der externen Wärmetauscherfläche des Wärmetauschers die Aufheizgeschwindigkeit erheblich gesteigert werden. Eine Vergrößerung der Wärmetauscherfläche ist jedoch mit einem höheren konstruktiven und damit kostenmäßigen Aufwand verbunden. Im übrigen hat diese bekannte Heizvorrichtung aber auch die gleiche Nachteile wie die vorgenannte Heizvorrichtung hinsichtlich des thermischen Wirkungsgrades bei höheren Brauchwassertemperaturen.at another known heating device is the hot water heat exchanger outside of the service water tank. Between the service water heat exchanger and the service water tank is a pump to the service water to circulate between the hot water tank and the heat exchanger to let. In this known heater can by increasing the external heat exchanger surface of heat exchanger the heating rate can be increased considerably. An enlargement of the Heat exchanger surface is but with a higher one constructive and thus cost expense connected. Furthermore However, this known heater also has the same disadvantages as the aforementioned heater in terms of thermal efficiency at higher Water temperatures.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizvorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die nicht nur höchst effizient arbeitet und kostengünstig ist, sondern bei der schon nach kurzer Zeit ein hinreichend temperiertes Brauchwasser zur Verfügung steht.task The present invention is a heater of the above mentioned type available not only the highest works efficiently and inexpensively is, but in a very short time, a sufficiently tempered hot water to disposal stands.

Die vorgenannte Aufgabe ist bei einer Heizvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher als Röhrenwärmetauscher, insbesondere Ko- oder Triaxialwärmetauscher, vorzugsweise zur Erwärmung des Brauchwassers im Gegenstrom, ausgebildet ist, daß das Brauchwasser den Brauchwasser-Wärmetauscher ohne Unterstützung einer Pumpe durchströmt, daß das im Brauchwassertank befindliche Brauchwasser schichtweise von oben nach unten aufgeheizt wird und daß sich ein Brauchwasserausgang im oberen Bereich des Brauchwassertanks befindet.The The aforementioned object is in a heater of the aforementioned Art according to the invention substantially solved by that of the service water heat exchanger as a tube heat exchanger, in particular co- or triaxial heat exchangers, preferably for heating the hot water in countercurrent, is formed that the hot water the service water heat exchanger without support flows through a pump, that this in the hot water tank located hot water layer by layer from above is heated down and that is a hot water outlet located in the upper area of the hot water tank.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es so, daß sich durch den Einsatz des Röhrenwärmetauschers und den Verzicht auf eine Pumpe eine sehr schnelle Aufheizung des Brauchwassers im Brauchwassertank ergibt. Bei der vorliegenden Erfindung, bei der das Brauchwasser den Brauchwasser-Wärmetauscher bevorzugt ausschließlich durch thermischen Auftrieb durchströmt, ergibt sich eine schichtweise Aufheizung des Brauchwassers im Brauchwassertank von oben nach unten. "Schichtweise" bedeutet, daß eine obere Schicht mit aufgeheiztem und eine untere Schicht mit nicht aufgeheiztem Brauchwasser vorgesehen ist und, mit Ausnahme des Übergangsbereichs zwischen den Schichten, ein Temperaturunterschied zwischen den Schichten von wenigstens 5 K, vorzugsweise mehr als 10 K vorgesehen ist. Das Brauchwasser im Wärmetauscher steigt während des Betriebs aufgrund des thermischen Auftriebs auf und wird in den oberen Bereich des Brauchwassertanks geführt. Da die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ohne Brauchwasserpumpe auskommt, findet – anders als beim Stand der Technik – keine Verwirbelung des erwärmten Brauchwassers mit dem noch nicht erwärmten Brauchwassers im Brauchwassertank statt. Der sich bei der vorliegenden Erfindung ergebende Temperatur-Schichtaufbau des Brauchwassers führt zu einigen weiteren wesentlichen Vorteilen der vorliegenden Erfindung. Zum einen kann bereits kurze Zeit nach dem Starten der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung heißes Brauchwasser aus dem oberen Bereich des Brauchwassertanks über den oberen Brauchwasserausgang abge serausgang abgenommen werden. Darüber hinaus wird relativ kühles Brauchwasser aus dem unteren Bereich des Brauchwassertanks dem Brauchwasser-Wärmetauscher zugeführt. Hierdurch ergibt sich eine vergleichsweise große Temperaturdifferenz zwischen dem dem Wärmetauscher zugeführten Brauchwasser und dem den Wärmetauscher durchlaufenden Kältemittel. Die Folge ist nicht nur eine gute Aufheizung, sondern auch ein sehr guter thermischer Wirkungsgrad.at The present invention is such that the use of the Tubular heat exchanger and the absence of a pump a very rapid heating of the service water in the hot water tank results. In the present invention, in the hot water the hot water heat exchanger preferred exclusively flows through thermal buoyancy, results in a layer-by-layer heating of the service water in the hot water tank from top to bottom. "Layer by layer" means that an upper Layer with heated and a lower layer with unheated Domestic hot water is provided and, except for the transition area between the layers, a temperature difference between the layers of at least 5 K, preferably more than 10 K is provided. The hot water in the heat exchanger rises during the Operating due to the thermal buoyancy and is in the top of the hot water tank. As the heating device according to the invention without dhw pump, finds - unlike the state of Technology - no Turbulence of the heated Domestic hot water with the not yet heated hot water in the hot water tank instead of. The resulting in the present invention temperature-layer structure of the service water leads to some other essential advantages of the present invention. For a short time after starting the heater according to the invention hot Domestic hot water from the upper area of the hot water tank over the the upper service water outlet is disconnected. Furthermore becomes relatively cool service water from the bottom of the hot water tank the hot water heat exchanger fed. This results in a comparatively large temperature difference between the heat exchanger supplied Service water and the heat exchanger passing refrigerant. The result is not only a good heating, but also a very good good thermal efficiency.

Zur optimalen Steuerung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist der Wärmepumpe eine Drehzahlsteuereinrichtung zugeordnet. Diese weist bevorzugt einen Inverter auf. Die Drehzahlsteuereinrichtung regelt letztlich die Temperatur bzw. den Druck des Kältemittels, um einen optimalen Wärmeübergang der Wärmeenergie vom Kältemittel auf das Brauchwasser im Wärmetauscher zu erzielen.For optimum control of the heating device according to the invention, the heat pump is assigned a speed control device. This preferably has an inverter. The speed control device ultimately regulates the temperature or the pressure of the refrigerant to an optimal heat transfer of heat energy from the refrigerant to the To achieve service water in the heat exchanger.

Da bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung zur Erzielung einer hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Brauchwasser und dem Kältemittel dem Wärmetauscher vergleichsweise kaltes Brauchwasser zugeführt werden soll, ist im Brauchwassertank erfindungsgemäß eine Temperaturmeßeinrichtung zur Steuerung der Wärmepumpe vorgesehen.There in the heating device according to the invention to achieve a high temperature difference between the process water and the refrigerant heat exchangers comparatively cold service water to be supplied, is in the hot water tank According to the invention, a temperature measuring device for controlling the heat pump intended.

Bevorzugt weist die Temperaturmeßeinrichtung wenigstens einen oberen Temperatursensor im oberen Bereich des Brauchwassertanks und einen unteren Temperatursensor im unteren Bereich des Brauchwassertanks auf. Die Funktion der einzelnen Sensoren ist derart, daß die Heizvorrichtung bzw. der Brauchwassertank so lange aufgeheizt oder "geladen" wird, bis das schichtweise im Brauchwassertank befindliche Brauchwasser den unteren Temperatursensor erreicht. In diesem Falle ist dann der überwiegende Teil des im Brauchwassertank befindlichen Brauchwassers aufgeheizt. Der im unteren Teil unterhalb des unteren Temperatursensors befindliche Teil des Brauchwassers wird nicht aufgeheizt und erhitzt sich allenfalls durch Wärmeabstrahlung des darüber befindlichen heißen Brauchwassers. Wird anschließend heißes Brauchwasser abgenommen, was mit der gleichzeitigen Zufuhr von kaltem Brauchwasser im unteren Bereich des Brauchwassertanks einhergeht, bewegt sich die Schichtgrenze zwischen dem warmen und dem kalten Brauchwasser nach oben, und zwar so lange, bis der obere Temperatursensor erreicht ist. Der obere Temperatursensor ist so angeordnet, daß zwar noch eine hinreichende Menge an erwärmtem Brauchwasser vorgesehen ist, jedoch bei Erreichen des oberen Temperatursensors erneut ein Beheizen des Brauchwassers vorgenommen wird, und zwar so lange, bis der untere Temperatursensor wieder erreicht ist.Prefers has the temperature measuring device at least one upper temperature sensor in the upper area of the hot water tank and a lower temperature sensor at the bottom of the service water tank on. The function of the individual sensors is such that the heating device or the hot water tank is heated or "charged" until the layers domestic hot water in the hot water tank, the lower temperature sensor reached. In this case, then the vast majority of the water tank heated hot water heated. The lower part below the lower temperature sensor located part of the service water is not heated and heats up at best by heat radiation of it above be called Domestic hot water. Will be afterwards hot Discharged water, which coincides with the simultaneous supply of cold Hot water in the lower part of the hot water tank goes along, the layer boundary moves between the warm and the cold Service water up, and that until the upper temperature sensor is reached. The upper temperature sensor is arranged so that, although still a sufficient Amount of heated Domestic hot water is provided, but upon reaching the upper temperature sensor heating of the service water is repeated, namely until the lower temperature sensor is reached again.

Um, wie zuvor bereits ausgeführt worden ist, eine möglichst große Temperaturdifferenz zwischen dem dem Wärmetauscher zugeführten Brauchwasser und dem Kältemittel zu haben, sollte das Brauchwasser im Brauchwassertank unterhalb des Temperatursensors während des Betriebs eine durchschnittliche Temperatur von kleiner 40°C, insbesondere von kleiner 35°C und vorzugsweise kleiner 30°C aufweisen. Hinzuweisen ist darauf, daß die vorgenannte Temperatur jedenfalls dann gilt, wenn das System anläuft und der Brauchwassertank erstmals geladen wird. Es versteht sich, daß durch Wärmeabstrahlung des heißen Brauchwassers in den unteren Bereich mit dem kalten Brauchwasser sich eine langsame, wenngleich stetige Erhöhung der Brauchwassertemperatur im unteren Bereich ergibt, wenn kein warmes Brauchwasser abgenommen wird.Around, as previously stated has been, as possible size Temperature difference between the hot water supplied to the heat exchanger and the refrigerant to have the service water in the hot water tank below of the temperature sensor during the operation an average temperature of less than 40 ° C, in particular from less than 35 ° C and preferably less than 30 ° C. It should be pointed out that the above-mentioned temperature in any case applies then, when the system starts and the dhw tank is charged for the first time. It is understood that through heat radiation of the hot Hot water in the lower area with the cold process water a slow, albeit steady, increase in the hot water temperature in the lower area results when no hot tap water is removed becomes.

Im übrigen ist in diesem Zusammenhang festgestellt worden, daß der untere Temperatursensor im Bereich des unteren Drittels des Brauchwassertanks vorgesehen sein sollte, um eine möglichst große Temperaturdifferenz sicherzustellen. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn die im Brauchwassertank unterhalb des unteren Temperatursensors befindliche Wassermenge weniger als 100 l, insbesondere zwischen 50 l bis 80 l aufweist.Otherwise it is In this connection it has been found that the lower temperature sensor provided in the area of the lower third of the hot water tank should be to get the largest possible temperature difference sure. It is particularly preferred in this context, if in the hot water tank below the lower temperature sensor amount of water less than 100 l, in particular between 50 l to 80 l.

Im übrigen ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung festgestellt worden, daß gerade für Haushaltsanwendungen, auf die die vorliegende Erfindung insbesondere abzielt, es besonders günstig ist, daß der Wärmetauscher eine Übertragungsleistung zwischen 7 und 15 KW, insbesondere zwischen 8 und 12 KW und bevorzugt zwischen 8,5 und 9,5 KW aufweist.Otherwise it is been found in connection with the present invention, that just for household applications, to which the present invention particularly aims, it is particularly favorable that the heat exchangers a transmission power between 7 and 15 KW, in particular between 8 and 12 KW and preferred between 8.5 and 9.5 KW has.

Bevorzugt ist es bei der vorliegenden Erfindung so, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher um den Brauchwassertank herum und damit außerhalb des Tanks angeordnet ist, wobei die Brauchwasserleitung des Brauchwasser-Wärmetauschers den unteren Endbereich des Brauchwassertanks mit dem vergleichsweise kalten Brauchwasser mit dem oberen Endbereich mit dem erwärmten Brauchwasser verbindet. Die außen liegende Wärmetauscheranordnung um den Brauchwassertank herum hat den Vorteil, daß sich letztlich nur eine sehr geringe Kalksteinbildung ergibt, da jedes Wassermolekül letztlich nur ein einziges Mal den Tauscher bei der Erwärmung durchläuft und sich durch die Gegenstromführung letztlich nur eine sehr geringe Verweildauer im Wärmetauscher ergibt.Prefers it is in the present invention so that the hot water heat exchanger to the hot water tank around and outside the Tanks is arranged, the service water pipe of the hot water heat exchanger, the lower end the service water tank with the comparatively cold service water connects with the upper end of the heated service water. The outside lying heat exchanger assembly around the dhw tank has the advantage that ultimately Only a very small formation of limestone results since every water molecule ultimately only passes through the exchanger once during heating and through the countercurrent flow ultimately only a very short residence time in the heat exchanger results.

Um die erfindungsgemäße Heizvorrichtung so einfach und kostengünstig wie möglich auszubilden, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß die (Luft-)Wärmepumpe derart ausgebildet ist, daß Brauchwassertemperaturen von mehr als 60°C ausschließlich durch die Wärmepumpe erzielbar sind. Durch eine derartige Wärmepumpe läßt sich zum einen die Brauchwasserbereitung realisieren. Darüber hinaus hat eine Wärmepumpe mit einer derartigen Leistung den Vorteil, daß innerhalb des Brauchwassertanks keine ergänzende Heizeinrichtung realisiert werden muß, um die notwendigen Temperaturen zum Abtöten von Legionellen zu erzielen. Allerdings darf darauf hingewiesen werden, daß es dennoch natürlich grundsätzlich möglich ist, eine ergänzende elektrische Heizeinrichtung im Brauchwassertank vorzusehen.Around the heating device according to the invention so easy and inexpensive as possible form, is in a preferred embodiment of the present Invention provided that the (Air) heat pump is designed such that hot water temperatures of more than 60 ° C exclusively by the heat pump can be achieved. By such a heat pump can be on the one hand the dhw realize. About that In addition, has a heat pump with such a performance the advantage that within the hot water tank no supplementary Heating device must be realized to the necessary temperatures to kill of legionellae. However, it may be noted be that it still possible, of course, a complementary one provide electric heater in the hot water tank.

Bevorzugt ist es bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit Brauchwasserbereitungseinrichtung so, daß ergänzend eine Heizeinrichtung mit wenigstens einem Heizungswasser-Wärmetauscher für Heizungswasser zur Raumbeheizung vorgesehen ist, wobei die Wärmepumpe dann auch mit dem Heizungswasser-Wärmetauscher zur Beheizung des Heizwasser gekoppelt ist.It is preferred in the heating device according to the invention with dhw heating device so that in addition a heating device is provided with at least one heating water heat exchanger for heating water for space heating, the heat pump then with the Hei coupling water heat exchanger for heating the heating water is coupled.

In Abkehr von bekannten Systemen ist es bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung also so, daß diese nicht nur eine Brauchwasserbereitungseinrichtung umfaßt, sondern auch eine Heizungseinrichtung zur Raumbeheizung. Die Erfindung kombiniert also die beiden an sich voneinander unabhängigen Systeme. Von besonderem Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, daß die Wärmepumpe, die zur Beheizung des Brauchwassers dient, auch zur Beheizung des Heizungswassers vorgesehen ist. Hierzu ist die Wärmepumpe mit dem Heizungswasser-Wärmetauscher gekoppelt. Da die Wärmepumpe sowohl der Beheizung des Brauchwassers als auch der Beheizung des Heizungswas ser dient, ist nur eine einzige Wärmepumpe erforderlich, was sich erheblich bei den Investitionskosten auswirkt. Aber auch die Folgekosten sind verringert, da letztlich nur ein Gerät statt bisher zwei gewartet werden müssen.In Departure from known systems, it is in the heater according to the invention so that this not only includes a domestic water treatment device, but also a heating device for space heating. The invention combines So the two independent systems. Of special Advantage is it in this context, that the heat pump, which is used to heat the Domestic hot water is also provided for heating the heating water is. This is the heat pump coupled to the heating water heat exchanger. As the heat pump both the heating of the hot water and the heating of the Heizungswas used, only a single heat pump is required, what significantly affects the investment costs. But also the Follow-up costs are reduced since ultimately only one device takes place so far two have to be serviced.

Bisher war man davon ausgegangen, daß aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen der Brauchwasserbereitung einerseits und des Heizsystems andererseits völlig getrennte Anlagen erforderlich sind. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist es jedoch überraschenderweise festgestellt worden, daß Wärmepumpen in kurzer Zeit selbst große Brauchwasserspeicher mit entsprechend temperiertem Brauchwasser laden können und anschließend problemlos zur Beheizung von Heizungswasser für eine Raumheizung eingesetzt werden können. Der Umstand, daß für eine kurze Zeit während des Ladens des Brauchwassertanks keine Energiezufuhr zur Heizungseinrichtung erfolgt, hat sich im Hinblick auf die Trägheit der Heizungseinrichtung nicht als nachteilig oder überhaupt auffällig erwiesen.So far it was assumed that due to the different requirements of dhw heating on the one hand and the heating system on the other hand completely separate systems required are. In the context of the invention, however, it is surprising have been found that heat pumps in a short time even large water heater can load with appropriately tempered service water and then easily used for heating of heating water for space heating can be. The fact that for a short Time during charging the service water tank no power to the heater has taken place, in view of the inertia of the heating device not as detrimental or at all showy proved.

Da Röhrenwärmetauscher, insbesondere Ko- oder Triaxialwärmetauscher zur Erwärmung von Wasser im Gegenstrom eine schnelle und gleichzeitig effektive Erwärmung des Wassers gewährleisten, bietet es sich an, nicht nur den Brauchwasser-Wärmetauscher, sondern auch den Heizungswasser-Wärmetauscher entsprechend auszubilden.There Tube heat exchanger, in particular co- or triaxial heat exchanger for warming of water in countercurrent fast and at the same time effective warming ensure the water provides It is, not only the hot water heat exchanger, but also the Heating water heat exchanger to train accordingly.

Die Dimensionierung der jeweiligen Wärmetauscher, das heißt die Anzahl der Windungen, hängt von der notwendigen Leistung des jeweiligen Systems und den Einsatzbedingungen ab. In diesem Zusammenhang ist es im übrigen vorteilhaft, die Windungen der Wärmetauscher jeweils stetig steigend anzuordnen. Dies hat den Vorteil, daß sich eine optimale Bewegung des sich in den Röhren des Wärmetauschers befindenden Wassers, das sich bei der Aufwärtsbewegung durch die Röhren hindurch erhitzt, ergibt.The Dimensioning of the respective heat exchangers, this means the number of turns depends on the necessary performance of the respective system and the conditions of use from. Incidentally, it is advantageous in this connection, the turns the heat exchanger to arrange each rising steadily. This has the advantage that a optimum movement of the water in the tubes of the heat exchanger, that at the upward movement through the tubes heated through, results.

Dabei ist es in der Regel so, daß der Brauchwasser-Wärmetauscher eine höhere Anzahl an Windungen aufweist als der Heizungswasser-Wärmetauscher, da üblicherweise größere Mengen an Brauchwasser in kürzerer Zeit und auf höhere Temperaturen erwärmt werden müssen als das Heizungswasser.there it is usually so that the DHW heat exchanger a higher one Number of turns as the heating water heat exchanger, there usually big amount of at service water in shorter Time and higher Temperatures warmed up Need to become as the heating water.

In jedem Falle hat es sich bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gezeigt, daß gerade bei dem System Röhrenwärmetauscher/Wärmepumpe weder erforderlich ist, im Heizkreislauf vor den eigentlichen Raumheizungen einen Temperaturmischer vorzusehen, noch einen Heizungswasserpuffer zu realisieren. Die Wärmepumpe in Verbindung mit dem Röhrenwärmetauscher ist, wie im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung festgestellt worden ist, ohne weiteres in der Lage, die notwendigen Temperaturen des Heizungswassers zur Raumbeheizung ausschließlich durch entsprechende Energiezufuhr über die Wärmepumpe zu realisieren, ohne daß ein Temperaturmischer oder ein Heizungswasserpuffer notwendig wäre. Allerdings versteht es sich, daß es dennoch natürlich möglich ist, derartige Einrichtungen bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung vorzusehen.In In any case, it has been shown in the heater according to the invention, that just in the system tube heat exchanger / heat pump neither is required, in the heating circuit before the actual space heaters to provide a temperature mixer, nor a heating water buffer to realize. The heat pump in connection with the tube heat exchanger is as stated in the context of the present invention has been able to readily meet the necessary temperatures of the heating water to the space heating exclusively by appropriate energy supply over the heat pump to realize without one Temperature mixer or a heating water buffer would be necessary. Indeed it is understood that it nevertheless, of course possible is such devices in the heating device according to the invention provided.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Brauchwassertank mit dem zugeordneten Brauchwasser-Wärmetauscher einerseits und der Heizungswasser-Wärmetauscher andererseits in einem gemeinsamen, insbesondere zylindrischen Gehäuse angeordnet sind. Durch die Anordnung beider Baugruppen in einem gemeinsamen Gehäuse verringert sich der notwendige Platzbedarf, so daß die erfindungsgemäße Heizvorrichtung relativ platzsparend ausgebildet ist. Darüber hinaus hat das gemeinsame Gehäuse, insbesondere wenn es wärmedämmend ausgelegt ist, den Vorteil, daß es nur geringe Wärmeverluste an die Umgebung gibt.One Another advantage of the present invention results from that the Domestic hot water tank with the associated hot water heat exchanger on the one hand and the heating water heat exchanger on the other hand in a common, in particular cylindrical housing arranged are. By arranging both modules in a common casing reduces the necessary space, so that the heater of the invention is designed to save space. In addition, the common has Casing, especially if it is designed thermally insulating is, the advantage of that only low heat losses to the environment.

Eine besonders platzsparende Ausbildung ergibt sich dann, wenn der Brauchwassertank und der Heizungswasser-Wärmetauscher übereinander angeordnet sind, wobei der Heizungswasser-Wärmetauscher zweckmäßigerweise oberhalb des Brauchwassertanks angeordnet sein sollte.A especially space-saving training results when the hot water tank and the heating water heat exchanger arranged one above the other are, wherein the heating water heat exchanger expediently should be located above the hot water tank.

Zur weiteren optimalen Raumausnutzung ist im übrigen vorgesehen, daß sowohl der Brauchwassertank mit dem Brauchwasser-Wärmetauscher und auch der Heizungswasser-Wärmetauscher zumindest im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Jedenfalls sollte der Heizungswasser-Wärmetauscher keinen größeren Durchmesser als der Brauchwasser-Wärmetauscher aufweisen, damit das gemeinsame Gehäuse nicht unnötigerweise einen zu großen Durchmesser haben muß.to further optimal use of space is provided, moreover, that both the service water tank with the service water heat exchanger and also the heating water heat exchanger have at least substantially the same diameter. In any case should the heating water heat exchanger no larger diameter as the service water heat exchanger so that the common housing is not unnecessarily one too big Diameter must have.

Da bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung sowohl für das Heizungs- als auch für das Brauchwassersystem nur eine Wärmepumpe vorgesehen ist, sieht die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung der Leitung des Kältemittels entweder zum Brauchwasser-Wärmetauscher und/oder zum Heizungswasser-Wärmetauscher vor.As in the heater according to the invention for both the heating as well as for the Domestic hot water system is provided only a heat pump, the invention provides a control and / or regulating device for controlling the conduction of the refrigerant either to the hot water heat exchanger and / or to the heating water heat exchanger.

Wenngleich es grundsätzlich möglich ist, die beiden Wärmetauscher für das Brauchwasser und das Heizungswasser in Reihe zu schalten, ist die bevorzugte Anordnung und daher auch die Ausbildung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung derart, daß das Kältemittel entweder zum Brauchwasser-Wärmetauscher oder zum Heizungswasser-Wärmetauscher geleitet wird. Bei einer Schaltung der Wärmetauscher in Reihe besteht die Gefahr der Überhitzung des Kältemittels, was zu einem Ausfällen von Kalk in den Wasserleitungen führen könnte. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird dies weitgehend vermieden.Although it basically possible is, the two heat exchangers for the Connecting domestic hot water and the heating water in series is the preferred arrangement and therefore also the formation of the control and / or Control device such that the refrigerant either to the hot water heat exchanger or to the heating water heat exchanger is directed. When switching the heat exchanger in series the danger of overheating the Refrigerant what a failure could cause lime in the water pipes. Due to the inventive design this is largely avoided.

Um einen hohen Bedienungskomfort zu bieten, ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine insbesondere zeitgesteuerte Legionellen-Schaltung, eine Brauchwasser-Vorrangschaltung, eine Heizungswassertemperaturregelung und/oder eine Brauchwassertemperaturregelung aufweist. Darüber hinaus können alternativ oder in Kombination natürlich weitere Funktionen vorgesehen sein.Around to offer a high ease of use is another preferred embodiment the invention provides that the Control and / or regulating device, in particular timed Legionella circuit, a domestic water priority circuit, a Heating water temperature control and / or a dhw temperature control having. About that can out Of course, other functions are provided alternatively or in combination be.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Wärmepumpe reversibel und damit als Kältemaschine ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, das Heizungswasser zu kühlen, statt dieses zu beheizen. Die Heizungseinrichtung wirkt in diesem Fall dann als Kühleinrichtung.at a further preferred embodiment The present invention provides that the heat pump is reversible and thus as a chiller is trained. This makes it possible to the heating water cool, instead of heating this. The heating device acts in this case then as a cooling device.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß es günstig ist, das Kältemittel R410A im Wärmepumpenkreislauf zu verwenden. Hierbei handelt es sich um ein nahezu azeotropes Kältemittelgemisch, das in der Regel aus 50% R32 (Difluormethan) und R125 (Pentafluorethan) besteht. Dieses Kältemittel weist im Vergleich zu anderen Kältemittelgemischen einen nahezu vernachlässigbaren Temperaturgleit auf. Es hat im übrigen aufgrund des vergleichsweise hohen Dampfdruckes eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung.in the In connection with the present invention, it has been found that it Cheap is the refrigerant R410A in the heat pump cycle to use. This is an almost azeotropic refrigerant mixture, which usually consists of 50% R32 (difluoromethane) and R125 (pentafluoroethane) consists. This refrigerant shows in comparison to other refrigerant mixtures a nearly negligible Temperature glide on. It has the rest, by the way due to the comparatively high vapor pressure a very high volumetric Cooling capacity.

Im übrigen ist festgestellt worden, daß in der Außeneinheit, das heißt der Wärmepumpe, kein Einsatz von Frostschutzmittel nötig ist. Im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe befindet sich auch bei niedrigen Außentemperaturen lediglich das Kältemittel R410A, jedoch kein Frostschutzmittel.Otherwise it is been found that in the outdoor unit, this means the heat pump, no use of antifreeze is necessary. In the refrigerant circuit the heat pump Even at low outside temperatures, this is just the case refrigerant R410A, but no antifreeze.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 1, die beispielsweise in einem Heizungsraum eines nicht dargestellten Gebäudes angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 1 weist eine Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 zur Erzeugung und Speicherung von heißem Brauchwasser 3 auf. Die Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 weist einen Brauchwassertank 4 für das Brauchwasser 3 und eine zugeordnete Wärmepumpe 5 zur Beheizung des Brauchwassers 3 mittels eines Kältemittels 6 auf. Das Brauchwasser 3 wird den einzelnen Abnahmestellen bzw. Warmwasseranschlüssen des Gebäudes zugeführt. Die Wärmepumpe 5 befindet sich im übrigen nicht innerhalb sondern außerhalb des Gebäudes. Es handelt sich also um ein Außengerät.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows a schematic representation of the heating device according to the invention 1 , which is arranged for example in a boiler room of a building, not shown. The heater 1 has a dhw heating device 2 for the production and storage of hot tap water 3 on. The dhw heating device 2 has a hot water tank 4 for the process water 3 and an associated heat pump 5 for heating the service water 3 by means of a refrigerant 6 on. The hot water 3 is supplied to the individual delivery points or hot water connections of the building. The heat pump 5 Incidentally, it is not inside but outside the building. It is therefore an outdoor unit.

Vorgesehen ist nun, daß die Heizvorrichtung 1 ergänzend zu der Brauchwasserbereitungseinheit 2 eine Heizungseinrichtung 7 mit wenigstens einem Heizungswasser-Wärmetauscher 8 für Heizungswasser 9 zur Raumheizung aufweist. Ausgangsseitig ist die Heizungseinrichtung 7 also mit nicht dargestellten Heizkörpern bzw. Fußbodenheizungen verbunden, wobei das Heizungswasser 9 in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Wärmepumpe 5 nicht nur mit der Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 sondern zur Beheizung des Heizungswassers 9 mit dem Heizungswasser-Wärmetauscher 8 gekoppelt ist. Somit sind bei der Heizvorrichtung 1 nicht nur die Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 und die Heizungseinrichtung 7 zu einer gemeinsamen Einheit zusammengefaßt, es ist auch nur eine einzige Wärmepumpe 5 vorgesehen.It is now provided that the heater 1 in addition to the dhw unit 2 a heating device 7 with at least one heating water heat exchanger 8th for heating water 9 for heating space. On the output side is the heating device 7 So connected to radiators not shown or underfloor heating, the heating water 9 is conducted in a closed circuit. Furthermore, it is provided that the heat pump 5 not only with the dhw heating device 2 but for heating the heating water 9 with the heating water heat exchanger 8th is coupled. Thus, in the heater 1 not just the water heater 2 and the heating device 7 combined into a single unit, it is also only a single heat pump 5 intended.

Zur Bereitung des Brauchwassers 3 im Brauchwassertank 4 weist die Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 einen Brauchwasser-Wärmetauscher 10 auf, der mit der Wärmepumpe 5 gekoppelt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brauchwasser-Wärmetauscher 10 als Röhrenwärmetauscher, vorliegend als Koaxial-Wärmetauscher, zur Erwärmung des Brauchwassers 3 im Gegenstrom ausgebildet. Dabei ist der Brauchwasser-Wärmetauscher 10 um den Brauchwassertank 4 herum angeordnet, wobei die Brauchwasserleitung 11 des Brauchwasserwärmetauschers 10 den unteren Endbereich 12 des Brauchwassertanks 4 mit dem oberen Endbereich 13 verbindet.For the preparation of service water 3 in the hot water tank 4 indicates the dhw heating device 2 a service water heat exchanger 10 up, with the heat pump 5 is coupled. In the illustrated embodiment, the service water heat exchanger 10 as a tubular heat exchanger, in this case as a coaxial heat exchanger, for heating the service water 3 formed in countercurrent. Here is the hot water heat exchanger 10 around the hot water tank 4 arranged around, with the service water pipe 11 the domestic water heat exchanger 10 the lower end area 12 of the service water tank 4 with the upper end area 13 combines.

Der Heizungswasser-Wärmetauscher 8 ist, wie der Brauchwasser-Wärmetauscher 10 auch, als Röhrenwärmetauscher, vorliegend als Koaxial-Wärmetauscher ausgebildet, der das Heizungswasser 9 im Gegenstrom erwärmt. Bei beiden Wärmetauschern 8, 10 sind die einzelnen Windungen stetig steigend angeordnet, so daß der thermische Auftrieb bei Erwärmung des Brauchwassers 3 bzw. des Heizungswassers 9 effektiv ausgenutzt wird. Wenngleich dies im einzelnen nicht dargestellt ist, besteht jeder Wärmetauscher 8, 10 aus drei ineinandergesteckten Rohren, vorzugsweise aus Kupfer. Hierbei wird zwischen dem äußeren und dem mittleren Rohr ein Ringraum für das Kältemittel gebildet. Der Ringraum zwischen dem mittleren und dem inneren Rohr ist ungenutzt und stellt einen Sicherheitskreislauf dar, so daß bei etwaigen Undichtigkeiten kein Kältemittel in das Brauchwasser gelangen kann. Das Brauchwasser wiederum wird durch das innere Rohr geführt. Während das äußere und das innere Rohr außen und innenseitig kreisrund sein können, ist das mittlere Rohr bevorzugt geriffelt und liegt zur Beabstandung und Wärmeübertragung am äußeren und inneren Rohr an.The heating water heat exchanger 8th is like the service water heat exchanger 10 Also, as a tubular heat exchanger, in this case designed as a coaxial heat exchanger, the heating water 9 heated in countercurrent. For both heat exchangers 8th . 10 the individual turns are arranged steadily increasing, so that the thermal buoyancy when heating the service water 3 or the Hei up water 9 is effectively exploited. Although this is not shown in detail, each heat exchanger exists 8th . 10 from three nested tubes, preferably made of copper. Here, an annular space for the refrigerant is formed between the outer and the middle tube. The annulus between the middle and the inner tube is unused and represents a safety circuit, so that in case of any leaks no refrigerant can get into the hot water. The service water in turn is passed through the inner tube. While the outer and inner tubes may be circular on the outside and inside, the central tube is preferably corrugated and abuts the outer and inner tubes for spacing and heat transfer.

Die drei Rohre werden in der Fertigung auf eine Rohranordnung von einem Innendurchmesser von 600 mm gewickelt, wobei die Rohre aus einem Stück gefertigt werden sollten. Dabei beträgt die Rohrlänge bei dem Brauchwasser-Wärmetauscher bevorzugt etwa 15 m.The Three tubes are used in production on a tube assembly of one Inner diameter of 600 mm wrapped, the tubes made in one piece should be. It is the pipe length in the hot water heat exchanger preferred about 15 m.

Wie sich aus der Figur ergibt, sind der Brauchwassertank 4 mit den Brauchwasser-Wärmetauscher 10 und der Heizungswasser-Wärmetauscher 8 in einem gemeinsamen, insbesondere zylindrischen Gehäuse 14 angeordnet. Auch wenn sich dies aus der Figur nicht ergibt, ist der Innendurchmesser des Gehäuses 14 nur geringfügig größer als der Durchmesser der darin befindlichen Einrichtungen 2, 7, so daß das Gehäuse 14 nur einen geringen Platzbedarf hat.As can be seen from the figure, the hot water tank 4 with the hot water heat exchanger 10 and the heating water heat exchanger 8th in a common, in particular cylindrical housing 14 arranged. Although this does not result from the figure, the inner diameter of the housing 14 only slightly larger than the diameter of the devices located therein 2 . 7 so that the case 14 only has a small footprint.

Die in der Figur dargestellte Größe des Gehäuses 14 ist nicht maßstabsgerecht und nur aus zeichnerischen Gründen gewählt worden, um darzustellen, daß der überwiegende Teil der Leitungen, auf die nachfolgend noch später eingegangen wird, sich innerhalb des Gehäuses 14 befindet.The size of the housing shown in the figure 14 is not to scale and has been chosen for illustrative purposes only to indicate that the majority of the conduits, discussed below, are within the housing 14 located.

Im übrigen ist es bei der dargestellten Ausführungsform so, daß die Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 und die Heizungseinrichtung 7 übereinander angeordnet sind, wobei sich der Heizungswasserwärmetauscher 8 vorliegend oberhalb des Brauchwassertanks 4 befindet. Zur optimalen Raumausnutzung weisen der Brauchwassertank 4 mit dem Brauchwasser-Wärmetauscher 10 und der Heizungswasser-Wärmetauscher 8 zumindest im wesentlichen den gleichen Durchmesser auf.Moreover, it is in the illustrated embodiment so that the dhw 2 and the heating device 7 are arranged one above the other, wherein the heating water heat exchanger 8th in the present case above the hot water tank 4 located. For optimal use of space show the hot water tank 4 with the hot water heat exchanger 10 and the heating water heat exchanger 8th at least substantially the same diameter.

Bei der Wärmepumpe 5 kann es sich grundsätzlich um eine übliche Luft/Wasser-Wärmepumpe handeln, die unter Zufuhr von technischer Arbeit Wärme von einem niedrigeren zu einem höheren Temperaturniveau pumpt. Bei der Wärmepumpe 5 wird die auf dem hohen Temperaturniveau anfallende Verflüssigungswärme zum Heizen genutzt. Grundsätzlich kann die Wärmepumpe aber auch als Kältemaschine ausgebildet sein, wobei die Abkühlung des Kältemittels 6 beim Entspannen und Verdampfen genutzt wird, um das Heizungswasser 9 abzukühlen.At the heat pump 5 it may in principle be a conventional air / water heat pump that pumps heat from a lower to a higher temperature level with the aid of technical work. At the heat pump 5 the liquefaction heat generated at the high temperature level is used for heating. In principle, however, the heat pump can also be designed as a refrigeration machine, wherein the cooling of the refrigerant 6 when relaxing and evaporating is used to the heating water 9 cool.

Die Wärmepumpe 5, bei der es sich im konkreten Fall um eine DC-invertergeregelte Außeneinheit handelt, weist einen nicht dargestellten Verdichter auf, der elektrisch oder durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Der Verdichter komprimiert das Kältemittel 6. Hierbei handelt es sich um das Kältemittelgemisch R410A. Das Kältemittel 6 wird dann über die Leitung 15 von der Wärmepumpe 5 abgegeben. Die Leitung 15 endet an einer Ventilanordnung 16, die das Kältemittel entweder über eine Leitung 17 dem Brauchwasser-Wärmetauscher 10 oder über eine Leitung 18 dem Heizungswasser-Wärmetauscher 8 zuführt. Hinzuweisen ist darauf, daß in der Außeneinheit kein Frostschutzmittel, wie beispielsweise Glykol eingesetzt wird.The heat pump 5 , which is in this specific case a DC-inverter-controlled outdoor unit, has a compressor, not shown, which can be driven electrically or by an internal combustion engine. The compressor compresses the refrigerant 6 , This is the refrigerant mixture R410A. The refrigerant 6 will then be over the line 15 from the heat pump 5 issued. The administration 15 ends at a valve assembly 16 containing the refrigerant either via a pipe 17 the service water heat exchanger 10 or via a line 18 the heating water heat exchanger 8th supplies. It should be noted that in the outdoor unit no antifreeze, such as glycol is used.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Ventilanordnung 16 so auszubilden, daß das Kältemittel teilweise der Leitung 17 und teilweise der Leitung 18 zugeführt wird.In principle, it would also be possible to use the valve arrangement 16 in such a way that the refrigerant partially the line 17 and partly the line 18 is supplied.

Das heiße Kältemittel 6 wird den Wärmetauschern 8, 10 jeweils von oben her zugeführt, durchlauft den jeweiligen Wärmetauscher 8, 10 von oben nach unten und fließt aus den Wärmetauschern 8, 10 unten wieder ab. Dazu ist im Anschluß an den Brauchwasser-Wärmetauscher 10 eine Leitung 19 vorgesehen, während beim Heizungswasser-Wärmetauscher 8 eine Leitung 20 diesen Zweck erfüllt. Die Leitungen 19, 20 enden an einer Ventilanordnung 21, die mit einer Leitung 22 verbunden ist, die das abgekühlte Kältemittel 6 an die Wärmepumpe 5 zurückführt.The hot refrigerant 6 gets the heat exchangers 8th . 10 supplied from above, passes through the respective heat exchanger 8th . 10 from top to bottom and flows out of the heat exchangers 8th . 10 down again. This is in connection to the hot water heat exchanger 10 a line 19 provided while the heating water heat exchanger 8th a line 20 fulfilled this purpose. The wires 19 . 20 ends at a valve assembly 21 that with a lead 22 connected to the cooled refrigerant 6 to the heat pump 5 returns.

Durch die zuvor beschriebene Auslegung des Wärmetauschers 10 wird eine sehr lange Überhitzungsstrecke, nämlich bis zu 30 K Überhitzung erreicht. Durch die gleichzeitige Nutzung der Schwerkraft wird eine außergewöhnlich gute Schichtung im Wärmetauscher 10 erzielt und insgesamt ergibt sich dadurch ein hohes ΔT zwischen Wassereingang und -ausgang am Wärmetauscher 10. Damit wird eine Wassertemperatur erreicht, die mehr als 10°C über der Kondensationstemperatur des Kältemittels 6 liegt.By the previously described interpretation of the heat exchanger 10 is a very long overheating distance, namely up to 30 K overheating reached. The simultaneous use of gravity results in an exceptionally good stratification in the heat exchanger 10 achieved and overall, this results in a high ΔT between water inlet and outlet at the heat exchanger 10 , Thus, a water temperature is reached, which is more than 10 ° C above the condensation temperature of the refrigerant 6 lies.

Die Ansteuerung der Ventilanordnungen 16, 21 erfolgt über eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 23, die mit den Ventilanordnungen 16, 21 gekoppelt ist.The control of the valve arrangements 16 . 21 via a control and / or regulating device 23 that with the valve assemblies 16 . 21 is coupled.

Die Wärmepumpe 5, die als Außengerät außerhalb des Gebäudes, in dem sich das Gehäuse 14 mit der Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 und der Heizungseinrichtung 7 befindet, angeordnet ist, ist jedenfalls derart ausgebildet und weist dementsprechende Komponenten auf, daß Brauchwassertemperaturen von mehr als 60°C ausschließlich durch die Wärmepumpe 5 erzielbar sind, wobei innerhalb des Brauchwassertanks 4 keine ergänzende elektrische Heizeinrichtung notwendig und vorliegend auch nicht vorgesehen ist.The heat pump 5 acting as an outdoor unit outside the building in which the enclosure 14 with the dhw heating device 2 and the heating device 7 is located, arranged, In any case, such is formed and has corresponding components that hot water temperatures of more than 60 ° C exclusively by the heat pump 5 are achievable, being within the service water tank 4 no additional electrical heating device is necessary and in the present case also not provided.

Die Brauchwasserbereitung erfolgt in der Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 derart, daß der Brauchwassertank 4 einen Kaltwasseranschluß 24 im unteren Endbereich 12 aufweist, über den Kaltwasser zugeführt wird. Während des Betriebs ist der Brauchwassertank 4 permanent vollständig mit Wasser befüllt. Im oberen Endbereich 13 befindet sich der Brauchwasserausgang 25, über den heißes Brauchwasser, in der Regel mit 65°C bis 70°C abgeführt wird. Zur Er zielung eines derart erwärmten Brauchwassers wird das Kältemittel mit einer Temperatur üblicherweise zwischen 80°C und 90°C dem Brauchwasser-Wärmetauscher 10 zugeführt. Dabei sollte ein Betriebsdruck von 33 bar nicht überschritten werden. Das Kältemittel tritt dann üblicherweise mit einer Temperatur zwischen 50°C bis 53°C aus dem Wärmetauscher 10 aus.The dhw heating takes place in the dhw heating device 2 such that the hot water tank 4 a cold water connection 24 in the lower end area 12 has, is supplied via the cold water. During operation, the process water tank is 4 permanently completely filled with water. In the upper end area 13 is the dhw output 25 , is discharged via the hot process water, usually at 65 ° C to 70 ° C. To He planning such a heated service water, the refrigerant at a temperature usually between 80 ° C and 90 ° C the hot water heat exchanger 10 fed. An operating pressure of 33 bar should not be exceeded. The refrigerant then usually exits the heat exchanger at a temperature between 50 ° C to 53 ° C 10 out.

Der Brauchwassertank 4 selbst ist an seiner Innenseite derart ausgeführt, daß keine Spalten, Nischen, Rippen oder dergleichen vorgesehen sind, an denen sich Bakterien (Legionellen) festsetzen könnten. Bevorzugt ist der Brauchwassertank 4 innenseitig glatt emailliert.The hot water tank 4 itself is designed on its inside so that no gaps, niches, ribs or the like are provided, on which bacteria (Legionella) could accumulate. Preference is given to the hot water tank 4 smooth enamel on the inside.

Aufgrund der Kopplung des Brauchwasser-Wärmetauschers 10 bzw. der Brauchwasserleitung 11 mit dem unteren und oberen Endbereich 12, 13 wird bei Betrieb des Brauchwasser-Wärmetauschers 10 das darin befindliche Brauchwasser 3 erwärmt und erfährt einen Auftrieb, wodurch das in der Brauchwasserleitung 11 befindliche Brauchwasser 3 über die Brauchwasserleitung 11 in den oberen Endbereich 13 des Brauchwassertanks 4 geführt wird. Bei einem dauerhaften Betrieb des Brauchwasserwärmetauschers 10 wird das im Brauchwassertank 4 befindliche Brauchwasser 3 von oben her nach unten hin schichtweise auf die über die Steuer- und Regeleinrichtung 23 einstellbare oder eine vorgegebene Brauchwassertemperatur aufgeheizt.Due to the coupling of the hot water heat exchanger 10 or the service water pipe 11 with the lower and upper end area 12 . 13 becomes during operation of the hot water heat exchanger 10 the domestic water contained therein 3 heats up and experiences a buoyancy, causing the in the service water pipe 11 located service water 3 over the service water pipe 11 in the upper end area 13 of the service water tank 4 to be led. For a permanent operation of the dhw heat exchanger 10 this will be in the process water tank 4 located service water 3 from the top down in layers on the over the control and regulating device 23 adjustable or a predetermined hot water temperature heated.

Im Brauchwassertank 4 befindet sich vorliegend ein Temperatursensor, der die Temperatur des Brauchwassers 3 mißt. Bevorzugt ist der Temperatursensor im unteren Drittel des Brauchwassertanks 4 angeordnet. Sobald zumindest der obere Schichtbereich des Brauchwassers 3 im Brauchwassertank 4 die vorgegebene Brauchwassertemperatur erreicht hat, ist eine weitere Beheizung des Brauchwassers 3 im Brauchwassertank 4 nicht erforderlich.In the hot water tank 4 In the present case, there is a temperature sensor which measures the temperature of the service water 3 measures. Preferably, the temperature sensor in the lower third of the hot water tank 4 arranged. As soon as at least the upper layer area of the process water 3 in the hot water tank 4 has reached the predetermined hot water temperature is another heating of the process water 3 in the hot water tank 4 not mandatory.

Über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 23 erfolgt eine Ansteuerung der Ventilanordnungen 16, 21, so daß das aufgeheizte Kältemittel nicht mehr der Brauchwasserbereitungseinrichtung 2 sondern dem Heizungswasser-Wärmetauscher 8 zugeführt wird. Je nach gewünschte Heiztemperatur bzw. der Temperatur des Heizwassers 9 kann es dann erforderlich sein, daß die Einrichtung 23 die Wärmepumpe 5 ansteuert, so daß eine verringerte Heizleistung geliefert wird. Das Heizungswasser 9 wird jedenfalls im Heizungswas ser-Wärmetauscher 8 in gleicher Weise erwärmt wie das Brauchwasser 4 im Brauchwasser-Wärmetauscher 10.About the control and / or regulating device 23 there is a control of the valve assemblies 16 . 21 so that the heated refrigerant is no longer the dhw 2 but the heating water heat exchanger 8th is supplied. Depending on the desired heating temperature or the temperature of the heating water 9 then it may be necessary that the device 23 the heat pump 5 controls, so that a reduced heating power is delivered. The heating water 9 In any case, in the Heizungswas water heat exchanger 8th heated in the same way as the service water 4 in the service water heat exchanger 10 ,

Der Heizungswasser-Wärmetauscher 8 weist in seinem unteren Bereich einen Rücklaufanschluß 26 auf, über den abgekühltes Heizungswasser 9 zurückgeführt wird. Im oberen Bereich befindet sich ein Vorlaufanschluß 27, über den heißes Heizungswasser 9 abgegeben wird.The heating water heat exchanger 8th has in its lower part a return port 26 on, over the cooled heating water 9 is returned. In the upper area there is a flow connection 27 , over the hot heating water 9 is delivered.

Der Betrieb des Heizungswasser-Wärmetauschers 8 kann solange erfolgen, bis beispielsweise eine bestimmte Raumtemperatur in einem Masterraum des Gebäudes erreicht ist. Hierzu sind entsprechende, mit der Einrichtung 23 gekoppelte Sensoren vorgesehen. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Temperaturdifferenz des Heizungswassers 9 in den Anschlüssen 26, 27 zu messen und hierüber die Leistung zu steuern. In jedem Fall ist das System Wärmepumpe 5/Heizwasser-Wärmetauscher 8 derart ausgebildet, daß zwischen dem Vorlaufanschluß 27 und den nicht dargestellten Raumheizungen des Gebäudes kein Mischer oder kein Heizungswasserpuffer vorgesehen sein muß.Operation of the heating water heat exchanger 8th can be done until, for example, a certain room temperature is reached in a master room of the building. For this are appropriate, with the device 23 provided coupled sensors. Basically, it is also possible, the temperature difference of the heating water 9 in the connections 26 . 27 to measure and control the power over it. In any case, the system is heat pump 5 / Heating water heat exchanger 8th designed such that between the flow connection 27 and the space heaters, not shown, of the building no mixer or no heating water buffer must be provided.

Die Heizvorrichtung 1 wird über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 23 derart gesteuert, daß Brauchwasser 3 und Heizungswasser 9 unabhängig voneinander erwärmt werden. Die jeweiligen Wärmetauscher 8, 10 sind dabei entsprechend dimensioniert, was von der Größe des Brauchwassertanks 4 bzw. des Heizungssystems abhängt. In jedem Falle sollte die Erwärmung von Brauchwasser 3 Vorrang gegenüber der Erwärmung von Heizungswasser 9 haben. Dies bedeutet beispielsweise bei laufendem Heizungsbetrieb, daß bei einem Abfallen der Brauchwassertemperatur im Brauchwassertank 4 unter einen unteren Grenzwert die Zufuhr von heißem Kältemittel zum Heißwasser-Wärmetauscher 8 unterbrochen wird, bis wieder eine hinreichende Menge an erwärmten Brauchwasser 3 mit vorgegebener Brauchwassertemperatur im Brauchwassertank 4 zur Verfügung steht. Erst nachdem dies passiert ist, wird der Heizungsbetrieb weiter fortgesetzt.The heater 1 is via the control and / or regulating device 23 controlled so that hot water 3 and heating water 9 be heated independently. The respective heat exchangers 8th . 10 are dimensioned accordingly, which is the size of the hot water tank 4 or the heating system depends. In any case, the heating of service water should 3 Priority over the heating of heating water 9 to have. This means, for example, during heating operation, that when a drop in the hot water temperature in the hot water tank 4 below a lower limit, the supply of hot refrigerant to the hot water heat exchanger 8th is interrupted until again a sufficient amount of heated hot water 3 with specified hot water temperature in the hot water tank 4 is available. Only after this has happened, the heating operation continues.

Das erstmalige Laden des Brauchwassertanks 4 erfolgt derart, daß das Kaltemittel über die Leitung 17 dem Brauchwasser-Wärmetauscher 10 zugeführt wird. Das heiße Kältemittel durchlauft den Wärmetauscher 10 und tritt über die Leitung 19 wieder aus. Beim Durchgang des Kältemittels durch den War metauscher 10 ist Wärmeenergie an das im Wärmetauscher 10 befindliche Brauchwasser abgegeben worden. Nach kurzer Erwärmungszeit steigt das im Brauchwasser-Wärmetauscher 10 befindliche Brauchwasser aufgrund thermischen Aufstiegs auf und gelangt durch die Brauchwasserleitung 11 in den oberen Endbereich 13 des Brauchwassertanks. Da keine Brauchwasserpumpe dem Wärmetauscher 10 zugeordnet ist, ergibt sich keine Verwirbelung des heißen Brauchwassers im oberen Endbereich 13 des Brauchwassertanks 4. Da das heiße Brauchwasser im übrigen leichter ist als das kalte Brauchwasser, ergibt sich eine klare Schichtung von aufgeheiztem und kaltem Brauchwasser. Im Brauchwassertank 4 befindet sich ein oberer Temperatursensor 28, der im Bereich des oberen Drittels des Brauchwassertanks 4 angeordnet ist. Des weiteren befindet sich im Brauchwassertank 4 ein unterer Temperatursensor 29. Die beiden Temperatursensoren 28, 29 sind Teil einer nicht näher dargestellten Temperaturmeßeinrichtung, die wiederum entweder direkt oder über eine weitere Steuereinrichtung mit der Wärmepumpe 5 gekoppelt ist. Das Laden des Brauchwassertanks 4 erfolgt so lange, bis die warme Brauchwasserschichtung den Temperatursensor 29 erreicht hat. Dann schaltet die Wärmepumpe 5 entweder ab oder auf Heizungsbetrieb. Wird anschließend über den Brauchwasserausgang 25 heißes Brauchwasser entnommen, so wird gleichzeitig über den Kaltwasseranschluß 24 kaltes Brauchwasser nachgeführt. Dies führt zu einem Ansteigen der Schichtgrenze. Bei Erreichen des oberen Temperatursensors 28 wird die Wärmepumpe 5 wieder auf Brauchwasserbeheizung gestellt, so daß das Laden des Brauchwassertanks 4 mit heißem Brauchwasser erneut beginnt. Dabei ist es im Ergebnis dann so, daß im Brauchwassertank 4 üblicherweise eine unbeheizte Wassermenge zwischen 50 l und 80 l mit einer Temperatur, die durchschnittlich unter 35°C liegt, verbleibt.The first time loading of the hot water tank 4 takes place such that the refrigerant via the line 17 the service water heat exchanger 10 is supplied. The hot refrigerant passes through the heat exchanger 10 and over the line 19 as the out. When the refrigerant passes through the heat exchanger 10 is heat energy to that in the heat exchanger 10 located hot water has been delivered. After a short warming time, this increases in the service water heat exchanger 10 As a result of thermal ascent, domestic hot water rises and passes through the service water pipe 11 in the upper end area 13 of the service water tank. Since no dhw pump is the heat exchanger 10 is assigned, there is no turbulence of hot water in the upper end 13 of the service water tank 4 , As the hot process water is otherwise lighter than the cold process water, there is a clear stratification of heated and cold process water. In the hot water tank 4 there is an upper temperature sensor 28 standing in the area of the upper third of the hot water tank 4 is arranged. Furthermore, located in the hot water tank 4 a lower temperature sensor 29 , The two temperature sensors 28 . 29 are part of a temperature measuring device, not shown, in turn, either directly or via a further control device to the heat pump 5 is coupled. Loading the service water tank 4 takes place until the warm process water stratification the temperature sensor 29 has reached. Then the heat pump switches 5 either off or on heating mode. Will then be on the hot water outlet 25 Hot service water taken, so at the same time on the cold water connection 24 cold hot water tracked. This leads to an increase in the layer boundary. When reaching the upper temperature sensor 28 becomes the heat pump 5 again put on domestic water heating, so that the loading of the hot water tank 4 starts again with hot tap water. It is then in the result then that in the hot water tank 4 usually an unheated amount of water between 50 l and 80 l with a temperature that is below 35 ° C, remains.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß es durch das erfindungsgemäße System vergleichsweise leicht möglich ist, den Brauchwassertank 4 zu laden, das heißt mit Brauchwasser 3 vorgegebener Brauchwassertemperatur zu versorgen, wobei eine kurzzeitige Nichtversorgung der Heizungseinrichtung 7 mit erhitztem Kältemittel 6 aufgrund der Trägheit des Heizungssystems insgesamt keine relevanten oder überhaupt merkbaren Auswirkungen auf die Heizleistung der Heizeinrichtung 7 hat.In connection with the present invention, it has been found that it is relatively easily possible by the inventive system, the service water tank 4 to load, that is with hot water 3 supply a predetermined hot water temperature, with a short-term non-supply of the heating device 7 with heated refrigerant 6 due to the inertia of the heating system in total no relevant or even noticeable effects on the heating power of the heater 7 Has.

Natürlich versteht es sich, daß die Brauchwasser-Vorrangschaltung über die Einrichtung 23 auch deaktivierbar sein kann. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß über die Einrichtung 23 auch eine Legionellen-Schaltung über ein Zeitprogramm realisiert wird. So kann in zeitlich vorgegebenen Abständen, beispielsweise einmal pro Tag, eine vollständige Aufheizung des Brauchwassers 3 insbesondere im gesamten Brauchwassertank, vorgesehen werden, um etwaige Bakterien abzutöten.Of course, it is understood that the dhw priority circuit over the device 23 can also be deactivated. In addition, it can be provided that the device 23 also a Legionella circuit is realized via a time program. Thus, in timely intervals, for example once a day, a complete heating of the hot water 3 especially in the entire process water tank, be provided to kill any bacteria.

Wenngleich die Einrichtung 23 innerhalb des Gehäuses 14 oder auch an anderer Stelle im Gebäude, in dem sich die Heizeinrichtung 1 befindet, angeordnet sein kann, bietet es sich an, wenn die Einrichtung 23 Teil eines Bedienteils ist, das sich außen am Gehäuse 14 befindet, wobei das Bedienteil dann ein Display und eine Tastatur aufweisen kann, um alle notwendigen Temperaturen und Regelprogramme frei wählbar einstellen zu können. Auch kann eine witterungsgeführte Außentemperatursteuerung vorgesehen sein. Günstig ist außerdem die Realisierung eines Touchscreens mit einer Echtzeit-Darstellung. Desweiteren kann bei der Einrichtung 23 auch eine Zugangsberechtigung, beispielsweise mit PIN, vorgesehen sein. Auch können die Brauchwasser-Ladezeiten mit Zeitsteuerung regulierbar sein, was insbesondere für die Sommerzeit wichtig ist, wenn auch Kühlung abgefragt wird. Desweiteren kann eine Energieeingangs- und Ausgangsmessung integriert sein, so daß die Leistungszahl der Heizungseinrichtung 1 jederzeit abgelesen werden kann.Although the device 23 inside the case 14 or elsewhere in the building where the heater is located 1 located, can be arranged, it lends itself when the device 23 Part of a control panel is located on the outside of the housing 14 is located, wherein the control panel can then have a display and a keyboard to set all the necessary temperatures and control programs freely selectable. A weather-controlled outside temperature control can also be provided. It is also advantageous to realize a touch screen with a real-time display. Furthermore, in the device 23 an access authorization, for example, with PIN, be provided. Also, the hot water charging times can be regulated with time control, which is particularly important for the summer time, although cooling is queried. Furthermore, an energy input and output measurement can be integrated, so that the coefficient of performance of the heating device 1 can be read at any time.

11: Heizvorrichtungheater
22: BrauchwasserbereitungseinrichtungDHW heating device
33: Brauchwasserwater
44: BrauchwassertankWater tank
55: Wärmepumpeheat pump
66: Kältemittelrefrigerant
77: Heizungseinrichtungheater
88th: Heizungswasser-WärmetauscherHeating water heat exchanger
99: HeizungswasserHeating water
1010: Brauchwasser-WärmetauscherDHW heat exchanger
1111: Brauchwasser-LeitungHot water line
1212: unterer Endbereichlower end
1313: oberer Endbereichupper end
1414: Gehäusecasing
1515: Leitungmanagement
1616: Ventilanordnungvalve assembly
1717: Leitungmanagement
1818: Leitungmanagement
1919: Leitungmanagement
2020: Leitungmanagement
2121: Ventilanordnungvalve assembly
2222: Leitungmanagement
2323: Steuer- und/oder RegeleinrichtungTax- and / or control device
2424: KaltwasseranschlußCold water connection
2525: BrauchwasserausgangWater outlet
2626: RücklaufanschlußReturn connection
2727: Vorlaufanschlußfeed connection
2828: oberer Temperatursensorupper temperature sensor
2929: unterer Temperatursensorlower temperature sensor

Claims

Heating device ( 1 ) with a hot water preparation device ( 2 ) for the production and storage of hot process water ( 3 ) with a hot water tank ( 4 ) for service water ( 3 ), one for heating the service water ( 3 ) by means of a refrigerant ( 6 ) associated heat pump ( 5 ) and at least one of the service water tank ( 4 ), with the heat pump ( 5 ) coupled hot water heat exchanger ( 10 ), characterized in that the hot water heat exchanger ( 10 ) as a tube heat exchanger, in particular co- or triaxial heat exchanger, preferably for heating the process water ( 3 ) in countercurrent, is formed, that the hot water ( 3 ) the service water heat exchanger ( 10 ) flows through without the assistance of a pump during operation, that in the hot water tank ( 4 ) located service water ( 3 ) is heated in layers from top to bottom and that a hot water outlet ( 25 ) in the upper area of the hot water tank ( 4 ) is located.

Heating device according to claim 1, characterized in that the service water ( 3 ) the service water heat exchanger ( 10 ) flows through only by thermal buoyancy.

Heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the heat pump ( 5 ) is associated with a speed control device.

Heating device according to claim 3, characterized in that that the Speed control device comprises an inverter.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that in the hot water tank ( 4 ) a temperature measuring device for controlling the heat pump ( 5 ) is provided.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature measuring device comprises at least one upper temperature sensor ( 28 ) in the upper area of the process water tank and a lower temperature sensor ( 29 ) in the lower part of the hot water tank ( 4 ) having.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the service water ( 3 ) in the process water tank ( 4 ) below the lower temperature sensor ( 29 ) during operation has an average temperature of less than 40 ° C, in particular less than 35 ° C and preferably less than 30 ° C.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the lower temperature sensor ( 29 ) in the area of the lower third of the service water tank ( 4 ) is provided and that, preferably, in the hot water tank below the lower temperature sensor ( 29 ) is an amount of water of less than 100 l, in particular between 50 l and 80 l.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the hot water heat exchanger ( 10 ) has a transmission power between 7 and 15, in particular 8 to 12 and preferably between 8.5 and 9.5 KW.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the hot water heat exchanger ( 10 ) around the hot water tank ( 4 ) is arranged around.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the service water pipe ( 11 ) of the domestic water heat exchanger ( 10 ) the lower end region ( 12 ) of the hot water tank ( 4 ) with the upper end region ( 13 ) connects.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pump ( 5 ) is designed such that hot water temperatures of more than 60 ° C only by the heat pump ( 5 ) are achievable and that, preferably, within the hot water tank ( 4 ) no additional electrical heating device is provided.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a heating device ( 7 ) with at least one heating water heat exchanger ( 8th ) for heating water ( 9 ) is provided for space heating and that the heat pump ( 5 ) also with the heating water heat exchanger ( 8th ) for heating the heating water ( 9 ) is coupled.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating water heat exchanger ( 8th ) as a tubular heat exchanger, in particular co- or triaxial heat exchanger, for heating the heating water ( 9 ) is formed in countercurrent.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the number of turns of the heat exchanger ( 8th . 10 ) depends on the service to be provided.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the turns of the heat exchanger ( 8th . 10 ) are arranged continuously rising.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device ( 1 ) between the heating water heat exchanger ( 8th ) and the space heaters no temperature mixer and / or no heating water buffer is assigned.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the hot water tank ( 4 ) with hot water heat exchanger ( 10 ) and the heating water heat exchanger ( 8th ) in a common, in particular cylindrical housing ( 14 ) are arranged.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the hot water preparation device ( 2 ) and the heating device ( 7 ) are arranged one above the other and that, preferably, the heating water heat exchanger ( 8th ) above the hot water tank ( 4 ) is arranged.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the hot water tank ( 4 ) with hot water heat exchanger ( 10 ) and the heating water heat exchanger ( 8th ) have at least substantially the same diameter.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a control and / or regulating device ( 23 ) for controlling the refrigerant ( 6 ) to the hot water heat exchanger ( 10 ) or to the heating water heat exchanger ( 8th ) is provided.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating device ( 23 ) is formed such that the refrigerant ( 6 ) either to the hot water heat exchanger ( 10 ) or to the heating water heat exchanger ( 8th ).

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating device ( 23 ) has a particular timed Legionellenschaltung, a hot water priority circuit, a heating water temperature control and / or a hot water temperature control.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pump ( 5 ) is reversible.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that in the circulation of the heat pump ( 5 ) the refrigerant R410A is provided.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that in the circulation of the heat pump ( 5 ) no antifreeze is provided.