DE202010009468U1 - Speicher mit Direktkondensation - Google Patents

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Abstract

System umfassend mindestens einen ersten Speicher (2) zur Speicherung thermischer Energie, mindestens eine erste Wärmepumpe (3) mit einem Expansionsventil (30), welche in einem ersten Kältemittel-Kreislauf (4) angeordnet ist, und einen als Kondensator der Wärmepumpe (3) wirkenden Wärmetauscher (5), über welchen Wärme in den Speicher (2) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Wärmetauscher (7) vorgesehen ist, wobei mittels des zweiten Wärmetauschers (7) zumindest ein Teil eines Kältemittelstroms des Kältemittel-Kreislaufs (4) nach Durchlaufen des als Kondensator wirkenden Wärmetauschers (5) vor dem Expansionsventil (30) auf ein niedrigeres Temperaturniveau unterkühlbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System umfassend einen Speicher zum Speichern thermischer Energie und eine Wärmepumpe.
  • Der Speicher wird auch als Wärmespeicher bezeichnet und dient beispielsweise der Speicherung thermischer Energie, welche mittels einer Solaranlage gewonnen wurde. Die Wärmepumpe ist in einem Kältemittelkreislauf eingebunden. Durch die Wärmepumpe wird unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus der Umgebung aufgenommen und als Nutzwärme an den Speicher übertragen.
  • Die Leistungszahl einer Wärmepumpe, englisch „Coefficient Of Performance” kurz COP, ist der Quotient aus der Wärme Qc, die in den Heizkreis abgegeben wird, und der eingesetzten Energie W: COP = Qc/W
  • Die Leistungszahl hängt dabei unter anderem auch von einer Temperaturdifferenz zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangstemperatur des die Wärmepumpe durchströmenden Fluids ab.
  • Solaranlagen erwärmen den Speicher in einem unteren Bereich. Aufgrund dieser Erwärmung ist ein Wirkungsgrad einer eingesetzten Wärmepumpe in der Regel sehr niedrig. Üblicherweise werden bei Speichereinrichtungen für Solaranlagen daher keine Wärmepumpen eingesetzt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein System umfassend einen Wärmespeicher und eine Wärmepumpe zu schaffen, bei welchem der Wirkungsgrad der Wärmepumpe und somit des Systems erhöht ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System umfassend mindestens einen ersten Speicher zur Speicherung thermischer Energie, mindestens eine erste Wärmepumpe mit einem Expansionsventil, welche in einem ersten Kältemittel-Kreislauf angeordnet ist, und einen als Kondensator der Wärmepumpe wirkenden Wärmetauscher, über welchen Wärme in den Speicher eingebracht wird, wobei mindestens ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen ist und mittels des zweiten Wärmetauschers zumindest ein Teil eines Kältemittelstroms des Kältemittel-Kreislaufs nach Durchlaufen des als Kondensator wirkenden Wärmetauschers vor dem Expansionsventil auf ein niedrigeres Temperaturniveau unterkühlbar ist.
  • Aufgrund der Unterkühlung des Kältemittelstroms vor einem Expansionsventil ist es möglich, den Wirkungsgrad der Wärmepumpe deutlich zu steigern. Die Verbesserung des Wirkungsgrads hängt dabei unter anderem von der Temperatur, auf welche der Kältemittelstrom unterkühlt wird, ab.
  • Eine Unterkühlung erfolgt dabei in einer Ausgestaltung über einen externen, d. h. außerhalb des Speichers angeordneten, Wärmetauscher.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Wärmetauscher in einem unteren Bereich des Speichers angeordnet. Der untere Bereich wird dabei in einer Ausgestaltung auf eine Temperatur von maximal- ca. 2° gekühlt. Die niedrige Temperatur im unteren Bereich des Speichers ist dabei auch für andere Anwendungen nutzbar.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist der zweite Wärmetauscher in einem zweiten Speicher angeordnet. Der zweite Speicher ist dabei in vorteilhaften Ausgestaltungen mit einem anderen Wärmeträgermedium, insbesondere einem Wärmeträgerfluid, gefüllt, als der erste Speicher. In vorteilhaften Ausgestaltungen sind die zwei voneinander unabhängigen Speicher in einer Baueinheit integriert, wobei die Speicher beispielsweise gemeinsam verkleidet sind. In wieder anderen Ausgestaltungen sind die zwei Speicher derart ausgebildet, dass sie getrennt voneinander angeordnet in einem Raum oder mehreren Räumen platzierbar sind.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist in dem Kältemittel-Kreislauf vor dem Expansionsventil ein Verzweigungselement angeordnet, wobei ein Teil des Kältemittelstroms abzweigbar ist und der abgezweigte Teil als kaltes Medium dem zweiten Wärmetauscher zugeführt ist. Das Verzweigungselement ist beispielsweise ein Wegeventil. Vorzugsweise ist das Verzweigungselement steuer- und/oder regelbar, sodass die Menge des abgezweigten Kältemittelstroms variierbar ist. Dabei ist es vorzugsweise auch möglich, kein kältemittel abzuzweigen und die Wärmepumpe auf herkömmliche Weise zu betreiben. Ein Steuern und/oder Regeln erfolgt in vorteilhaften Ausgestaltungen elektronisch.
  • In einer Weiterbildung ist ein zweites Expansionsventil vorgesehen, wobei der abgezweigte Teil des Kältemittelstroms über das Expansions ventil geführt ist. Der abgezweigte Teil des Kältemittelstroms wird so entspannt und kühlt aufgrund der Entspannung ab. Der so unterkühlte Teilstrom ist für die Unterkühlung des Kältemittelstroms nutzbar.
  • In noch einer Weiterbildung ist der abgezweigte Teil des Kältemittelstroms dem Kältemittel-Kreislauf nach einem Verdampfer und vor einem Verdichter zugeführt ist. Über den Verdampfer ist somit nur ein Teil des Kältemittelstroms geführt, wodurch die Effektivität des Verdampfers für den Kältemittelstrom gesteigert ist.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist ein zweiter Kältemittel-Kreislauf mit einer zweiten Wärmepumpe vorgesehen, wobei der zweite Wärmetauscher als Verdampfer des zweiten Kältemittel-Kreislaufs fungiert. Der zweite Kältemittel-Kreislauf ist dabei in einigen Ausgestaltungen mit einem anderen Kältemittel betrieben als der erste Kältemittel-Kreislauf.
  • In einer Weiterbildung ist ein als Kondensator der zweiten wirkender Wärmetauscher in einem oberen Bereich des Speichers angeordnet und gibt Wärme an den Speicher ab.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst das System einen Solaranlage. Dabei ist eine über die Solaranlage gewonnene Wärme in einem geeigneten Bereich in den Speicher einbringbar.
  • In einer Weiterbildung fungiert die Solaranlage als Verdampfer der ersten und/oder der zweiten Wärmepumpe. Dadurch ist es möglich, Bauteile des Systems mehrfach zu nutzen, um so die Kosten des Systems zu senken.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen wird aufgrund der Unerkühlung ein Kältespeicher in einem unteren Bereich des Speichers und/oder in einem separaten Speicher geschaffen. Dieser Kältespeicher ist für andere An wendungen nutzbar. Vorzugsweise ist ein Kühlkreislauf der Solaranlage über einen Wärmetauscher mit dem unterkühlten Kältemittelstrom gekoppelt. Die Kopplung erfolgt in vorteilhaften Ausgestaltungen unter Nutzung des Kältespeichers.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist ein unterkühltes Wärmeträgerfluid aus einem unteren Bereich des ersten Speichers und/oder aus dem zweiten Speicher mit einem Vorlauf einer Heizungsanlage gekoppelt. Die Kälte ist so beispielsweise über eine Fußbodenheizung für eine Wohnraumkühlung nutzbar.
  • In noch einer weiteren Ausgestaltung ist ein Rücklauf einer Heizungsanlage im Gegenstrom zu dem Kältemittelstrom über den Wärmetauscher geführt. Hierzu ist vorzugsweise ein Hüllrohr vorgesehen, welches den als Kondensator genutzten Wärmetauscher in einem Bereich oberhalb einer festlegbaren Temperaturgrenze umgibt. Ein Rückführen des Wärmeträgerfluids erfolgt dabei unter Nutzung einer Pumpe der Heizungsanlage. Dadurch wird eine Abkühlung ohne Nutzung eines unteren Bereichs des ersten Speichers und/oder des zweiten Speichers erzielt. Ein Ein- und Austritt des Hüllrohrs ist dabei je nach Anwendung geeignet festlegbar.
  • Die Wärmetauscher sind in einigen Ausgestaltungen als Plattenwärmetauscher ausgebildet. In anderen Ausgestaltungen sind Kupferrohre eingesetzt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der als Kondensator der Wärmepumpe wirkenden Wärmetauscher parallel durchströmbare Rohre, welche über Leitbleche gekoppelt sind, auf. Dadurch ist es möglich, das als Heißgas zu dem Wärmetauscher strömende Kältemittel in den Speicher mit geringem oder nahezu verschwindendem Temperaturgefälle zu laden.
  • Der zweite Wärmetauscher ist in vorteilhaften Ausgestaltungen als Rohrpaket mit spiralförmig verlaufenden Rohren, welche über Leitbleche gekoppelt sind, ausgebildet. Die Rohre werden von dem zu kühlenden Medium oben nach unten durchlaufen, wobei eine starke Abkühlung erzielt wird.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet. Als Teil eines Ausführungsbeispiels beschriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu erhalten.
  • In den schematischen Zeichnungen zeigen:
  • 1: ein erfindungsgemäßes System umfassend einen Speicher und eine Wärmepumpe;
  • 2: ein erfindungsgemäßes System umfassend einen Speicher und zwei Wärmepumpen;
  • 3: einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Systems umfassend zwei Speicher;
  • 4: einen Ausschnitt eines Wärmetauschers für ein erfindungsgemäßes System und
  • 5: einen Ausschnitt eines Wärmetauschers mit einem Hüllrohr für einen Heizungsrücklauf.
  • 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System 1 umfassend einen Speicher 2 und eine Wärmepumpe 3. Die Wärmepumpe 3 ist in einem Kältemittel-Kreislauf 4 angeordnet.
  • Die Wärmepumpe 3 umfasst ein Expansionsventil 30, einen Verdampfer 31 und einen Verdichter 32. Als Kondensator wird ein Wärmetauscher 5 genutzt, welcher in dem Speicher 2 angeordnet ist.
  • Der Kältemittel-Kreislauf 4 umfasst eine Leitung 41, über welche ein Kältemittel als Heißgas von dem Verdichter 32 zu dem im Speicher 2 angeordneten Wärmetauscher 5 strömt. Über dem Wärmetauscher 5 gibt das Kältemittel die gespeicherte Wärme an den Speicher 2 ab. Weiter umfasst der Kältemittel-Kreislauf 4 eine Leitung 42, über welche das Kältemittel, welches in dem Speicher 2 seine Wärme abgegeben hat, wieder zurück zu der Wärmepumpe 3 strömt. An dem Expansionsventil 30 wird das Kältemittel wieder entspannt und kühlt dabei ab. Der Verdampfer 31 nimmt beispielsweise aus der Umgebung Wärme auf, um das Kältemittel wieder zu erwärmen.
  • Erfindungsgemäß wird das an die Wärmepumpe 3 zurückgeführte Kältemittel zumindest teilweise unterkühlt. Hierfür umfasst der in 1 dargestellte Kältemittel-Kreislauf 4 weiter eine Leitung 43, welcher zwischen dem Wärmetauscher 5 und dem Expansionsventil 30 von der Leitung 42 abzweigt. In der Leitung 43 ist ein zusätzliches Expansionsventil 6 angeordnet, durch welches der abgezweigte Kältemittelstrom entspannt und somit abgekühlt wird.
  • Für die Unterkühlung wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ein unterer Bereich 20 des Speichers 2 genutzt. Dabei wird ein Bereich unterhalb einer festlegbaren Temperaturgrenze A-A als unterer Bereich 20 bezeichnet. Der untere Bereich 20 des Speichers 2 wird auf einer niedrigen Temperatur gehalten. Beispielsweise sind in dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß 1 Temperaturen von max. ca. 2°C vorgesehen. In diesem Bereich 20 wird durch das erfindungsgemäße System das Kältemittel unterkühlt. Zu diesem Zweck ist in dem unteren Bereich 20 ein Wärmetauscher 7 vorgesehen.
  • Das von der Leitung 42 abgezweigte Kältemittel wird in der Leitung 43 über ein Expansionsventil 6 geführt und dadurch kondensiert. In dem Wärmetauscher 7 wird das kondensierte Kältemittel aus der Leitung 43 in einem unteren Bereich zugeführt. Das kondensierte Kältemittel in der Leitung 43 wird in dem Wärmetauscher 7 verdampft und entzieht so dem Speicher 2 und dem noch nicht kondensierten Kältemittel in dem Bereich 20 Wärme. Das im Wärmetauscher 7 erwärmte Kältemittel wird über eine Leitung 44 der Wärmepumpe 3 unter Umgehung des Verdampfers 31 zugeführt.
  • Das in der Leitung 42 geführte Kältemittel wird durch das in der Leitung 43 befindliche, kondensierte Kältemittel unterkühlt und unterkühlt der Wärmepumpe 3, genauer dem Expansionsventil zugeführt. Dadurch ist eine Effizienzsteigerung der Wärmepumpe 3 möglich.
  • Der Speicher 2 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wärmetauscher 21 auf, welcher für eine Warmwasserbereitung genutzt wird. Der Wärmetauscher 21 ist beispielsweise als Edelstahlwellrohr gestaltet, wobei ein Trinkwasser im Durchlaufverfahren erwärmbar ist. In anderen Ausgestaltungen erfolgt eine Warmwasserbereitung mittels einer extern angeordneten Frischwasserstation, über ein sogenanntes Tank-in-Tank-System und/oder mittels externer Warmwasserbereiter.
  • Weiter ist der Speicher 2 an eine Heizungsanlage 8 angeschlossen. Das Wärmeträgerfluid des Speichers 2 dient dabei als Brauchwasser für die Heizungsanlage 8. Das Wärmeträgerfluid ist in dem Speicher 2 temperaturgeschichtet. Der Speicher weist mehrere Vor- und Rücklaufanschlüs se auf, über welche dem Speicher 2 das Wärmeträgerfluid aus unterschiedlichen Temperaturschichten für die Heizungsanlage 8 entnehmbar ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Unterkühlung wird der Bereich 20 des Speichers auf eine sehr niedrige Temperatur gehalten. Die in dem Bereich 20 des Speichers 2 bereit gestellte Kälte kann für eine Kühlung, beispielsweise eine Wohnraumkühlung, über die Heizungsanlage 8 genutzt werden. Hierfür ist ein Vorlauf-Anschluss 81 in einem unteren Bereich 20 des Speichers 2 vorgesehen. Weitere Vorlauf-Anschlüsse 81a sind in einem mittleren und einem oberen Bereich des Speichers 2 vorgesehen. Ein Rücklauf-Anschluss 85 ist oberhalb des unteren Bereichs 2 des Speichers 2 vorgesehen.
  • Die Anbindung an die Heizungsanlage 8 erfolgt über eine hydraulische Vorrichtung umfassend mehrere Ventile 82, 83 und eine Pumpe 84. Dabei ist ein Ventil 82 vorgesehen, welches mögliche Übertemperaturen in einem oberen Bereich des Speichers 2 in die Heizungsanlage 8 abführt. In einer Ausgestaltung sind gesicherte Ventile 82, 83 vorgesehen. In anderen Ausgestaltungen sind spezielle Ventile vorgesehen, welche in verschiedenen Zonen des Speichers umschalten, beispielsweise sind 4/5-Wegemischer vorgesehen.
  • Weiter ist der Speicher 2 mit einer nicht dargestellten Solaranlage verbunden. Die Solaranlage gibt über einen Wärmetauscher 90 Wärme in einem oberen Bereich an den Speicher 2 ab. Die Solaranlage ist dabei in einer Ausgestaltung als gemeinsame Baueinheit mit der Wärmepumpe 3 gestaltet, wobei die Solaranlage als Verdampfer 31 für die Wärmepumpe 3 genutzt wird. Durch Verdampfen eines Teils des Kältemittels in einer wärmeren Umgebung unter Ausnutzung einer Solaranlage als Verdampfer 31 ist eine kostengünstige Lösung geschaffen.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Solaranlage weiter einen zweiten Wärmetauscher 91, welcher in dem unteren Bereich 20 des Speichers 2 angeordnet ist. Mittels des zweiten Wärmetauschers 91 ist die in dem Speicher 2 gespeicherte Kälte zur Kühlung der Solaranlage nutzbar.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems. Das System gemäß 2 entspricht im wesentlichen dem System 1 gemäß 1 und für gleiche Bauteile werden einheitliche Bezugszeichen verwendet. Auf eine Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird verzichtet. Vor- und Rückläufe für eine Heizungsanlage sind in 2 zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Das System gemäß 2 ist jedoch vorzugsweise ebenfalls mit einer Heizungsanlage verbunden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 umfasst das System eine zweite Wärmepumpe 103. Dabei dient die zweite Wärmepumpe 103 dazu, den Speicher 2 umzuschichten. Die zweite Wärmepumpe 103 weist einen eigenen Kältemittel – Kaltlauf 140 auf. Ein im oberen Bereich des Speichers 2 in dem Speicher 2 angeordneter Wärmetauscher 107 fungiert als Kondensator der zweiten Wärmepumpe 3 und gibt im oberen Bereich Wärme an den Speicher 2 ab. Der zwischen einem Expansionsventil 130 und einem Verdichter 132 der Wärmepumpe 103 angeordnete Verdampfer ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweigeteilt und umfasst einen in dem unteren Bereich 20 des Speichers 2 angeordneten Wärmetauscher 7, welcher den Speicher 2 und das dem Expansionsventil 30 des ersten Wärmetauschers 3 zugeführte Kältemittel unterkühlt. Weiter umfasst die dargestellte Wärmepumpe 3 einen Verdampfer 131, welcher der Umgebung Wärme entzieht. In anderen Ausgestaltungen wird auf den Verdampfer 131 verzichtet. und de
  • 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungegemäßen Systems, wobei zwei getrennte Speicher 2, 102 vorgesehen sind. Die Speicher sind dabei in einer gemeinsamen Verkleidung 24 angeordnet. In anderen Ausgestaltungen sind zwei räumlich getrennte Baueinheiten für die getrennten Speicher 2, 102 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind die Speicher 2, 102 mit unterschiedlichen Wärmeträgerfluiden gefüllt. Dadurch ist es möglich, beide Speicher 2, 102 optimal zu betreiben. Ein oberer Speicher 2 wird durch das erwärmte Kältemittel über den als Kondensator der nicht dargestellten Wärmepumpe wirkenden Wärmetauscher 5 und/oder durch den Wärmetauscher 91 der Solaranlage erwärmt. In anderen Ausgestaltungen erfolgt ein Erwärmen über andere Wärmequellen, beispielsweise Wärmequellen mit einem niedrigen Temperaturniveau. Die Wärme ist für die Trinkwassererwärmung über den Wärmetauscher 21 nutzbar.
  • In dem zweiten Speicher 102 wird das Kältemittel der nicht dargestellten Wärmepumpe 3 unterkühlt, damit es unterkühlt dem Expansionsventil zugeführt werden kann. Eine Unterkühlung erfolgt über den Wärmetauscher 7 und den im Kältemittel-Kreislauf der ersten Wärmepumpe 3 angeordneten Wärmetauscher 105. Der Wärmetauscher 7 ist dabei je nach Ausgestaltung in einem Kreislauf mit der Wärmepumpe 3 gemäß 1 oder in einem separaten Kreislauf gemäß 2 anordenbar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den unteren Speicher 102 eine Solarflüssigkeit als Trägerfluid eingesetzt. Eine derartige Verwendung einer Solarflüssigkeit hat den Vorteil, dass notwendige Sicherrungen – und Sicherheitsarmaturen der Solaranlage auch für den Speicher 102 verwendbar sind und somit die Gesamtkosten reduzierbar sind. Durch eine Unterkühlung der Kollektoren der Solaranlage mittels des in dem zweiten Speicher 102 angeordneten Wärmetauschers 91 ist eine Isolierung der Kollektoren von geringerer Relevanz als beim Stand der Technik. Dadurch ist es möglich, ein mit kostengünstigem Systemaufbau zu realisieren.
  • In weiteren Ausgestaltungen ist ein oberer Bereich des Wärmetauschers 7, welcher als Heißgastauscher fungiert, nicht spiralförmig ausgestaltet, sondern durch parallele Rohre mit Leitblechen ersetzt. Ein derartiger Wärmetauscher ist schematisch in 4 dargestellt. Der in 4 dargestellte Wärmetauscher 5 umfasst einen Sammeleingang 50, einen Sammlerausgang 51 und parallel zwischen Sammlereingang 50 und Sammlerausgang 51 verlaufende Rohre 52. Die Rohre 52 sind über nur zum Teil dargestellte Leitbleche 53 miteinander verbunden. Ein derartiger Wärmetauscher 5 hat den Vorteil, dass eine Heißgastemperatur bis zu dem unteren Ende des Wärmetauschers 5 in den Speicher 2 geladen werden kann, ohne ein großes Temperaturgefälle in einem oberen Bereich des Speichers 2 zu bewirken.
  • In einem nachfolgenden Abschnitt des Speichers 2 ist dagegen ein Temperaturgefälle gewünscht. Ein nachfolgender Wärmetauscher oder ein nachfolgender Abschnitt des Wärmetauschers 5 kann daher wie schematisch oben dargestellt als Plattenwärmetauscher ausgebildet sein. In wieder anderen Ausgestaltungen sind speziell geformte, geometrische Körbe als Wärmetauscher mit hohem Temperaturgefälle denkbar, denkbar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der untere Wärmetauscher ein mit Wärmeleitblechen versehenes Rohrpaket ist, bei welchem die Rohre spiralförmig von oben nach unten verlaufen. Eine derartige Ausgestaltung des Wärmetauschers bewirkt eine starke Abkühlung des Kältemittels und erzeugt einen großmöglichen Temperaturabschnitt.
  • Für eine Reinigung der Wärmetauscher werden vorzugsweise so genannte Spülrohre eingesetzt, welche vorzugsweise kreisförmig über den Wärmetauschern angeordnet sind.
  • Die Expansionsventile sind in vorteilhaften Ausgestaltungen elektronisch gesteuert. Die Expansionsventile werden dabei vorzugsweise von einem Regler der Wärmepumpe gesteuert. Dadurch ist es möglich, die Konsesatuionstemperatur genau auf einen bestimmten Bedarf einzustellen und/oder zu regeln. In einer alternativen Ausgestaltung sind thermostatische Ventile vorgesehen.
  • Die in dem Speicher 2 vorhandenen Wärmetauscher können ganz oder teilweise durch externe Wärmetauscher ersetzt werden.
  • 5 zeigt einen Ausschnitt V gemäß 1 in einer weiteren Ausgestaltung, wobei ein Teilbereich des Wärmetauschers 5 dargestellt ist, welcher von einem Hüllrohr 86 umgeben ist. Das Hüllrohr 86 weist einen Einlass 860 und einen Auslass 861 auf und wird im Gegenstrom zu dem Wärmetauscher 5 durchströmt. Der Einlass 860 ist mit einem in 1 dargestellten Heizungsrücklauf 85 verbunden. Der Auslass 861 führt in den ebenfalls in 1 dargestellten Speicher 2, wobei der Auslass 861 oberhalb einer Temperaturgrenze A-A gemäß 1 liegt. Dadurch wird eine Abkühlung ohne Nutzung des unteren Bereichs 2 gemäß 1 bzw. ohne Nutzung des zweiten Speichers 102 gemäß 3 erzielt. Ein Auslass 861 oder Austritt ist an einem geeigneten Punkt innerhalb des Speichers 2 festgelegt.

Claims (15)

  1. System umfassend mindestens einen ersten Speicher (2) zur Speicherung thermischer Energie, mindestens eine erste Wärmepumpe (3) mit einem Expansionsventil (30), welche in einem ersten Kältemittel-Kreislauf (4) angeordnet ist, und einen als Kondensator der Wärmepumpe (3) wirkenden Wärmetauscher (5), über welchen Wärme in den Speicher (2) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Wärmetauscher (7) vorgesehen ist, wobei mittels des zweiten Wärmetauschers (7) zumindest ein Teil eines Kältemittelstroms des Kältemittel-Kreislaufs (4) nach Durchlaufen des als Kondensator wirkenden Wärmetauschers (5) vor dem Expansionsventil (30) auf ein niedrigeres Temperaturniveau unterkühlbar ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (7) in einem unteren Bereich (2) des Speichers (2) angeordnet ist.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (7) in einem zweiten Speicher (102) angeordnet ist.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kältemittel-Kreislauf (4) vor dem Expansionsventil (30) ein Verzweigungselement angeordnet ist, wobei ein Teil des Kältemittelstroms abzweigbar ist und der abgezweigte Teil als kaltes Medium dem zweiten Wärmetauscher (7) zugeführt ist.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Expansionsventil (6) vorgesehen ist, wobei der abgezweigte Teil des Kältemittelstroms über das Expansionsventil (6) geführt ist.
  6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der abgezweigte Teil des Kältemittelstroms dem Kältemittel-Kreislauf (4) nach einem Verdampfer (31) und vor einem Verdichter (31) zugeführt ist.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kältemittel-Kreislauf (104) mit einer zweiten Wärmepumpe (103) vorgesehen ist, wobei der zweite Wärmetauscher (7) als Verdampfer des zweiten Kältemittel-Kreislaufs (104) fungiert.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Kondensator der zweiten Wärmepumpe (103) wirkender Wärmetauscher (107) in einem oberen Bereich des Speichers (2) angeordnet ist und Wärme an den Speicher (2) abgibt.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System weiter eine Solaranlage umfasst.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage als Verdampfer der ersten und/oder der zweiten Wärmepumpe (3, 103) fungiert.
  11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkreislauf der Solaranlage über einen Wärmetauscher (91) mit dem unterkühlten Kältemittelstrom gekoppelt ist.
  12. System nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterkühltes Wärmeträgerfluid aus einem unteren Bereich des ersten Speichers (2) und/oder aus dem zweiten Speicher (102) mit einem Vorlauf (81) einer Heizungsanlage (8) gekoppelt ist.
  13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rücklauf (85) einer Heizungsanlage (8) im Gegenstrom zu dem Kältemittelstrom über den Wärmetauscher (5) geführt ist.
  14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kondensator der Wärmepumpe (3) wirkenden Wärmetauscher (5) parallel durchströmbare Rohre (52), welche über Leitbleche gekoppelt sind, aufweist.
  15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (7) als Rohrpaket mit spiralförmig verlaufenden Rohren, welche über Leitbleche gekoppelt sind, ausgebildet ist.
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