DE202017104807U1 - Water-water / air-water heat pump with heat recovery - Google Patents
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Abstract
Wasser-Wasser-/Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung, umfassend einen Kompressor, einen Freon/Wasser-Wärmetauscher, einen Freon/Luft-Wärmetauscher, einen Freon/Wasser-Wärmetauscher für Heißwasser zu Haushaltszwecken, einen Freon-Speicher, ein Vierwegeventil und Magnetventile, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (1) eine Frequenzsteuerung aufweist und dass er einerseits durch ein Magnetventil (2) in einer ersten Stufe, ein Vierwegeventil (3) mit Umkehrfunktion und ein Dreiwegeventil (4) mit Umkehrfunktion, mit einem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (5) in einem Innenkreislauf, andererseits durch ein Magnetventil (6) in einer zweiten Stufe mit einem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (7) für Heißwasser zu Haushaltszwecken und von dritter Seite durch das Magnetventil (2) der ersten Stufe und das Vierwegeventil (3) mit Umkehrfunktion, mit einem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (8) in einem Außenkreislauf oder mit einem Freon/Luft-Wärmetauscher (8.1) im Außenkreislauf verbunden ist, wobei der Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (5) im Innenkreislauf durch ein elektronisches Expansionsventil (9) in der ersten Stufe, einen Freon-Wärmetauscher (10) Rohr im Rohr und ein elektronisches Expansionsventil (11) in der zweiten Stufe mit dem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (8) im Außenkreislauf oder mit dem Freon/Luft-Wärmetauscher (8.1) im Außenkreislauf verbunden ist, wobei der Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (7) für Heißwasser zu Haushaltszwecken durch ein elektronisches Expansionsventil (12) in einer dritten Stufe mit dem Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr (10) und das elektronische Expansionsventil (11) der zweiten Stufe mit dem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher (8) im Außenkreislauf oder mit dem Freon/Luft-Wärmetauscher (8.1) im Außenkreislauf verbunden ist, der Freon/Vasser-Lamellen-Wärmetauscher (8) im Außenkreislauf oder der Freon/Luft-Wärmetauscher (8.1) im Außenkreislauf durch das Vierwegeventil (3) mit Umkehrfunktion, den Freon-Speicher (13) und den Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr (10) oder durch ein Magnetventil (14) der dritten Stufe, den Freon-Speicher (13) und den Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr (10) mit dem Kompressor (1) verbunden ist.Water-to-water / air-water heat pump with heat recovery, comprising a compressor, a freon / water heat exchanger, a freon / air heat exchanger, a freon / water heat exchanger for domestic hot water, a freon storage, a four-way valve and Solenoid valves, characterized in that the compressor (1) has a frequency control and that on the one hand by a solenoid valve (2) in a first stage, a four-way valve (3) with reversing function and a three-way valve (4) with inverse function, with a freon / water Slat heat exchanger (5) in an internal circuit, on the other hand by a solenoid valve (6) in a second stage with a freon / water fin heat exchanger (7) for domestic hot water and from the third side by the solenoid valve (2) of the first Stage and the four-way valve (3) with reversing function, with a freon / water-fin heat exchanger (8) in an external circuit or with a freon / air heat exchanger (8.1) in External circuit is connected, wherein the freon / water-fin heat exchanger (5) in the inner circuit by an electronic expansion valve (9) in the first stage, a Freon heat exchanger (10) tube in the tube and an electronic expansion valve (11) in the second Stage is connected to the freon / water finned heat exchanger (8) in the outer circuit or with the Freon / air heat exchanger (8.1) in the outer circuit, wherein the freon / water finned heat exchanger (7) for domestic hot water by an electronic Expansion valve (12) in a third stage with the freon heat exchanger tube in the tube (10) and the second stage electronic expansion valve (11) with the freon / water fin heat exchanger (8) in the outer circuit or with the freon / air Heat exchanger (8.1) is connected in the outer circuit, the Freon / Vasser finned heat exchanger (8) in the outer circuit or the Freon / air heat exchanger (8.1) in the outer circuit through the four-way valve (3) with Umk function, the freon reservoir (13) and the freon heat exchanger tube in the tube (10) or by a solenoid valve (14) of the third stage, the freon reservoir (13) and the freon heat exchanger tube in the tube (10) with the compressor (1) is connected.
Description
ErfindungsgebietTHE iNVENTION field
Die Erfindung betrifft eine Wasser-Wasser- bzw. Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung, die erneuerbare Energie zur Herstellung von Wärmeenergie benutzt, und eine Anwendung zur Heizung und/oder Kühlung von Gebäuden, Heißwasserbereitung zu Haushalts- und Industriezwecken, Kühlung von Produktionsprozessen u. a.The invention relates to a water-water or air-water heat pump with heat recovery, which uses renewable energy for the production of heat energy, and an application for heating and / or cooling of buildings, hot water preparation for domestic and industrial purposes, cooling of production processes u , a.
Stand der TechnikState of the art
Es ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung bekannt, die einen Kompressor, einen Freon/Wasser-Wärmetauscher, einen Freon/Luft-Wärmetauscher, einen Wärmetauscher für Heißwasser zu Haushaltszwecken, einen Freon-Speicher, ein Vierwegeventil und elektromagnetische Ventile umfasst. Die Konfiguration der Wärmepumpe und die Verbindung der Komponenten sind mit der Möglichkeit zur Kühlung, Heizung, Hochtemperaturheizung für Heißwasser zu Haushaltszwecken und für die Betriebsart Wärmerückgewinnung entwickelt (1).There is known a heat recovery air-water heat pump comprising a compressor, a freon / water heat exchanger, a freon / air heat exchanger, a domestic hot water heat exchanger, a freon storage, a four-way valve and electromagnetic valves. The configuration of the heat pump and the connection of the components have been developed with the possibility of cooling, heating, high temperature heating for domestic hot water and heat recovery mode (1).
Weiterhin ist eine Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung bekannt, die einen Kompressor, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, einen Wärmetauscher für Heißwasser zu Haushaltszwecken, einen Freon-Speicher, ein Vierwegeventil, elektromagnetische Ventile und elektronische Expansionsventile umfasst. Die Konfiguration der Wärmepumpe und die Verbindung der Komponenten sind mit der Möglichkeit zur Kühlung, Heizung, Hochtemperaturheizung für Heißwasser zu Haushaltszwecken, für die Betriebsart Heizung und Heißwasser zu Haushaltszwecken und die Betriebsart Wärmerückgewinnung entwickelt (2).Furthermore, a heat recovery heat pump is known which comprises a compressor, a first heat exchanger, a second heat exchanger, a domestic hot water heat exchanger, a Freon accumulator, a four-way valve, electromagnetic valves and electronic expansion valves. The configuration of the heat pump and the connection of the components have been developed with the possibility of cooling, heating, high temperature heating for household hot water, heating and domestic hot water mode and heat recovery mode (2).
Diese bekannten Wärmepumpen bieten keine Möglichkeit für eine gleichzeitige Wasserherstellung mit zwei Wärmeströmen, einer Hochtemperaturzone
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasser-Wasser- bzw. Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung zu schaffen, die eine gleichzeitige Wasserherstellung mit zwei Wärmeströmen, einer Hochtemperaturzone
Die Aufgabe wird durch die vorliegende Wasser-Wasser-, bzw. Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung, die einen Kompressor, einen Freon/Wasser-Wärmetauscher, einen Freon/Luft-Wärmetauscher, einen Wärmetauscher für Heißwasser zu Haushaltszwecken, einen Freon-Speicher, ein Vierwegeventil und Magnetventile umfasst, gelöst. Gemäß der Erfindung besitzt der Kompressor eine Frequenzsteuerung und ist einerseits durch ein Magnetventil in einer ersten Stufe, ein Vierwegeventil mit Umkehrfunktion und ein Dreiwegeventil mit Umkehrfunktion mit einem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher in einem Innenkreislauf, andererseits durch ein Magnetventil in einer zweiten Stufe mit einem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher für Heißwasser zu Haushaltszwecken und von dritter Seite durch das Magnetventil der ersten Stufe und das Vierwegeventil mit Umkehrfunktion mit einem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher in einem Außenkreislauf oder mit einem Freon/Luft-Wärmetauscher im Außenkreislauf verbunden. Gemäß der Erfindung ist der Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher im Innenkreislauf durch ein elektronisches Expansionsventil in der ersten Stufe, einen Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr und ein elektronisches Expansionsventil in der zweiten Stufe mit dem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher im Außenkreislauf oder mit dem Freon/Luft-Wärmetauscher im Außenkreislauf verbunden. Der Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher für Heißwasser zu Haushaltszwecken ist durch ein elektronisches Expansionsventil in einer dritten Stufe, den Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr und das elektronische Expansionsventil in der zweiten Stufe mit dem Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher im Außenkreislauf oder mit dem Freon/Luft-Wärmetauscher im Außenkreislauf verbunden. Seinerseits ist der Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher im Außenkreislauf oder der Freon/Luft-Wärmetauscher im Außenkreislauf durch das Vierwegeventil mit Umkehrfunktion, einen Freon-Speicher und den Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr oder durch ein Magnetventil in der dritten Stufe, den Freon-Speicher und den Freon-Wärmetauscher Rohr im Rohr, mit dem Kompressor verbunden.The object is achieved by the present water-water heat pump having a heat recovery, which includes a compressor, a freon / water heat exchanger, a freon / air heat exchanger, a heat exchanger for domestic hot water, a freon storage , a four-way valve and solenoid valves, solved. According to the invention, the compressor has a frequency control and is on the one hand by a solenoid valve in a first stage, a four-way valve with reversing function and a three-way valve with inverse function with a freon / water-fin heat exchanger in an internal circuit, on the other hand by a solenoid valve in a second stage a freon / water finned heat exchanger for domestic hot water and third side by the first-stage solenoid valve and the inverse four-way valve with a freon / water finned heat exchanger in an external circuit or with a freon / air heat exchanger in the outer circuit , According to the invention, the freon / water fin heat exchanger is in the inner circuit by an electronic expansion valve in the first stage, a Freon heat exchanger tube in the tube and an electronic expansion valve in the second stage with the freon / water fin heat exchanger in the outer circuit or connected to the freon / air heat exchanger in the outer circuit. The freon / water finned heat exchanger for domestic hot water is through an electronic expansion valve in a third stage, the freon heat exchanger tube in the pipe and the electronic expansion valve in the second stage with the freon / water finned heat exchanger in the outer circuit or with connected to the freon / air heat exchanger in the outer circuit. In turn, the freon / water finned heat exchanger in the outer circuit or the freon / air heat exchanger in the outer circuit through the four-way reversing valve, a freon storage and the freon heat exchanger tube in the pipe or by a solenoid valve in the third stage, the freon -Speicher and the Freon heat exchanger tube in the pipe, connected to the compressor.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere in der Möglichkeit zu einer gleichzeitigen Wasserherstellung mit zwei Wärmeströmen bei optimalem Betrieb der Kältemaschine, womit ihre Leistungsfähigkeit gesteigert und die Betriebskosten gesenkt werden. The advantages of the invention are in particular the possibility of simultaneous water production with two heat flows with optimum operation of the refrigerator, thus increasing their efficiency and reducing operating costs.
Kurzfassung der beigefügten FigurenSummary of the attached figures
Ein Ausführungsbeispiel einer Wasser-Wasser- bzw. Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung als Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in den beigefügten Figuren gezeigt. Die Erfindung wird anhand dieser Figuren erläutert, aber nicht beschränkt. Es zeigen:An embodiment of a water-water or air-water heat pump with heat recovery as the subject of the present invention is shown in the accompanying figures. The invention will be explained with reference to these figures, but not limited. Show it:
Ausführungsbeispiel der ErfindungEmbodiment of the invention
In
Die Wärmepumpe gemäß der Erfindung kann in fünf Hauptbetriebsarten arbeiten:
Kühlung: In dieser Betriebsart wird die vom Innenkreislauf (Gebäudeklimaanlage) entnommene Wärme in die Umgebung durch die Kältemaschine zum Außenkreislauf geführt und an die Bodenschichten oder in die Atmosphäre abgegeben.The heat pump according to the invention can operate in five main operating modes:
Cooling: In this operating mode, the heat extracted from the indoor circuit (building air conditioning system) is conducted into the environment through the chiller to the external circuit and discharged to the soil layers or into the atmosphere.
Arbeitsprinzip in der Betriebsart KühlungOperating principle in cooling mode
Die heißen Dämpfe durchfahren das Vierwegeventil
Heizung: In dieser Betriebsart wird die aus der Umgebung entnommene Wärme vom Außenkreislauf/Außenwärmetauscher durch die Kältemaschine und den Niedertemperaturkreislauf in der Zone 1 zum Gebäude geführt.Heating: In this mode, the heat extracted from the environment from the outdoor circuit / outdoor heat exchanger is routed through the chiller and the low temperature circuit in zone 1 to the building.
Arbeitsprinzip in der Betriebsart Heizung Operating principle in the operating mode heating
Die heißen Dämpfe aus dem Kompressor
Hochtemperaturheizung (Heißwasser zu Haushaltszwecken): In dieser Betriebsart wird die aus der Umgebung entnommene Wärme vom Außenkreislauf/Außenwärmetauscher durch die Kältemaschine zum Gebäude geführt und an den Hochtemperaturkreislauf in der Zone 2 abgegeben.High-temperature heating (Domestic hot water): In this mode, the heat extracted from the environment from the outdoor circuit / outdoor heat exchanger is routed through the chiller to the building and delivered to the high-temperature circuit in
Arbeitsprinzip in der Betriebsart HochtemperaturheizungOperating principle in high-temperature heating mode
Die heißen Dämpfe aus dem Kompressor
Kombi-Betriebsart Heizung und Heißwasser zu Haushaltszwecken: In dieser Betriebsart wird die aus der Umgebung entnommene Wärme vom Außenkreislauf/Außenwärmetauscher durch die Kältemaschine zum Gebäude geführt und nacheinander zuerst an den Hochtemperaturkreislauf, Zone 2, und danach an den Innenkreislauf/Niedertemperaturkreislauf, Zone 1, abgegeben.Combined Heating and Domestic Hot Water Mode: In this mode, the heat extracted from the outside of the outdoor circuit / outdoor heat exchanger is routed through the chiller to the building and sequentially first to the high temperature circuit,
Arbeitsprinzip in der zweizonigen Betriebsart Hochtemperaturzone
Die heißen Dämpfe aus dem Kompressor
Betriebsart mit Wärmerückgewinnunq; An erster Stelle in dieser Betriebsart steht die Verwertung der Abwärme im Gebäude und ihre Umwandlung in Nutzwärme zur Herstellung von Heißwasser zu Haushaltszwecken oder Wärme für technologische Zwecke. Im Fall von Wärmeüberschuss wird die Wärme in die Umgebung durch den Außenkreislauf abgeleitet, und im Falle von Wärmemangel läuft ein umgekehrter Vorgang ab; die Wärme wird aus der Umgebung absorbiert.Heat recovery mode; First in this mode is the recovery of waste heat in the building and its conversion into useful heat for the production of hot water for domestic purposes or heat for technological purposes. In the case of excess heat, the heat is dissipated into the environment through the outer circuit, and in the case of heat deficiency, a reverse process takes place; the heat is absorbed from the environment.
Arbeitsprinzip in der Betriebsart AbwärmeverwertungWorking principle in the operating mode waste heat recovery
Die heißen Dämpfe aus dem Kompressor
Unterbetriebsart Abwärmeverwertung mit Wärmeenergieüberschuss:Sub-mode waste heat recovery with heat energy surplus:
Die Überschussmenge der Wärmeenergie wird in die Umgebung abgeleitet, indem ein Teil der heißen Dämpfe aus dem Kompressor das Vierwegeventil
Unterbetriebsart Abwärmeverwertung mit Wärmeenergiemangel:Sub-mode waste heat recovery with thermal energy shortage:
Die erforderliche Wärmeenergiemenge wird aus der Umgebung absorbiert, indem ein Teil des im Freon/Wasser-Lamellen-Wärmetauscher
Die beschriebenen Betriebsarten werden in den beigelegten Figuren wie folgt dargestellt:
Die zweizonige Wasser-Wasser-/Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung gemäß der Erfindung stellt eine Konzeptlösung dar, die das Arbeitsprinzip eines Wasser-Kühlaggregats, einer Wärmepumpe und eines Systems zur ganzjährigen Herstellung von Heißwasser mit hoher Temperatur zu Haushalts- und/oder Technologiezwecken in sich vereinigt, indem die Abwärme in der Betriebsart Kühlung verwertet wird. Die Tiefkühlung des flüssigen Kühlmittels und die Überheizung der Niederdruckdämpfe im Wärmetauscher Rohr im Rohr in Verbindung mit der zweistufigen Drosselung des Freon-Kühlmittels erhöhen den Wirkungsgrad der Kältemaschine und gewährleisten einen sicheren Betrieb des Kompressors, wodurch die Zuverlässigkeit des Systems gesteigert wird. Die vorgesehene Frequenzsteuerung des Kompressors gewährleistet den anpassungsfähigen Betrieb der Anlage sowie eine hohe jahreszeitliche Leistungsfähigkeit.The two-zone water-to-water / air-water heat recovery heat pump according to the invention is a conceptual solution, which is the working principle of a water chiller, a heat pump and a system for producing high temperature hot water all year round for domestic and / or technological purposes united by the waste heat in the cooling mode is utilized. The freezing of the liquid refrigerant and the overheating of the low pressure vapors in the tube heat exchanger in conjunction with the two-stage throttling of Freon refrigerant increase the efficiency of the chiller and ensure safe operation of the compressor, thereby increasing the reliability of the system. The intended frequency control of the compressor ensures the adaptive operation of the system and a high seasonal performance.
Die Erfindung des Systems in den zwei Varianten, Wasser-Wasser-Wärmepumpe und Luft-Wasser-Wärmepumpe, ermöglicht den Aufbau einer Kompaktanlage, die in einem schallisolierenden Gehäuse eingeschlossen wird, damit sie leicht in die technische Gebäudeausrüstung integriert werden kann, ohne irgendwelche Unannehmlichkeiten während ihres Betriebes zu verursachen.The invention of the system in the two variants, water-water heat pump and air-water heat pump, allows the construction of a compact system, which is enclosed in a sound-insulating housing, so that it can be easily integrated into the technical building equipment without any inconvenience during to cause their operation.
Beim Luft-Wasser-System ist vorgesehen, dass der Außenkörper nur einen Wärmetauscher, einen Ventilator und elektronische Komponenten beinhaltet. Die Montage des Kompressors in das schallisolierte Innenmodul statt im Außenkörper garantiert einen geräuscharmen Betrieb der Anlage.In the air-water system it is provided that the outer body includes only a heat exchanger, a fan and electronic components. The installation of the compressor in the sound-insulated indoor module instead of in the outer body guarantees low-noise operation of the system.
Literatur:Literature:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE JECK, FLECK & PARTNER MBB, DE Representative=s name: JECK - FLECK PATENTANWAELTE, DE |
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R207 | Utility model specification | ||
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R157 | Lapse of ip right after 6 years |