DE202020101625U1

DE202020101625U1 - Vorrichtung zur Warmwasserbereitung

Info

Publication number: DE202020101625U1
Application number: DE202020101625.3U
Authority: DE
Original assignee: Ovum Heiztechnik GmbH
Current assignee: Ovum Heiztechnik GmbH
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-04-03
Anticipated expiration: 2030-03-27
Also published as: EP3885668A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung• mit einem Wasserspeicher (2); und• mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist:- einen Wärmequelleneintritt (5),- eine Umwälzpumpe (6),- einen Verdampfer (7),- einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet,• dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Warmwasserbereitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise zur dezentralen Warmwasserbereitung in Mehrparteienobjekten in Verbindung mit einer zentralen Wärmebereitstellung zur Abdeckung Gebäudewärmebedarfs über dezentrale Heizflächen wie Radiatoren oder Fußbodenheizungen verwendet. Die Vorrichtung weist hierfür einen Warmwasserspeicher auf, der mit einer Wärmepumpe gekoppelt ist, die einen Wärmepumpenkreislauf umfasst. In diesem Wärmepumpenkreislauf ist nach einem Wärmequelleneintritt, und einer Umwälzpumpe für die Wärmequelle, beispielsweise erwärmtes Wasser aus dem Gebäudeheizsystem, ein Verdampfer vorgesehen, dessen Funktionsweise stark von der Eintrittstemperatur der Wärmequelle abhängt. Übersteigt die Eintrittstemperatur einen Grenzwert, der für die Wirkungsweise des Verdampfers maßgebend ist, wird die Betriebssicherheit der Wärmepumpe beeinträchtigt und es kann sogar aufgrund von überhöhten Eintrittstemperaturen zu Ausfällen des Verdichters und anderer Bauteile der Wärmepumpe kommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebene Art zu schaffen, die eine betriebssichere Wirkungsweise möglich macht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Im Einzelnen wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Warmwasserbereitung geschaffen, die einen Wasserspeicher, insbesondere in Form eines mit einem Klöpperboden versehenen kreiszylindrischen oder ovalen Mantels, aufweist, der mit einer integrierten Wärmepumpe verbunden ist, die unter Aufwendung von technischer Arbeit, thermische Energie in einem Verdampfer der Wärmepumpe aus der Wärmequelle, insbesondere in Form eines flüssigem Mediums, wie beispielsweise Wasser aus dem Gebäudeheizsystem, mit niedriger Temperatur aufnimmt und zusammen mit Antriebsenergie über einen Kondensator diese als Nutzwärme dem Wasserspeicher zuführt.
Um die maximale Eintrittstemperatur des flüssigen Mediums in den Verdampfer der Wärmepumpe begrenzen zu können, ist erfindungsgemäß ein Mischventil vorgesehen. Dieses Mischventil ist in der Vorrichtung integriert und hierfür insbesondere zwischen dem Wärmequelleneintritt und einer Umwälzpumpe des Wärmpumpenkreislaufes angeordnet. Der Wärmequelleneintritt kann beispielsweise ein Verteiler einer Heizung, insbesondere einer Fußbodenheizung sein, die flüssiges Medium, insbesondere in Form von Wasser, in die Vorrichtung einspeist, und die Wärmequelle der Wärmepumpe darstellt, sodass die Wärmepumpe funktionsgerecht betrieben werden kann.
Die Unteransprüche 2 bis 6 definieren vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Der Wasserspeicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bevorzugterweise einen zylindrischen oder ovalen Mantel aufweisen, der über einen vorzugsweise gerundeten Übergangsbereich mit einem Klöpperboden verbunden ist. In diesen Übergangsbereich kann ein Elektroheizelement angeordnet sein, was den Vorteil ergibt, dass der gesamte Mantel des Wasserspeichers vom Kondensator umgeben sein kann, was den weiteren Vorteil ergibt, dass das Elektroheizelement leicht zugänglich ist und damit, beispielsweise für Wartungs- oder Austauscharbeiten seitlich auf einfache Art und Weise aus dem Wasserspeicher ausgebaut werden kann.
Ferner ist es bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, zwei Temperatursensoren zur Erfassung der Wassertemperatur im Speicher vorzusehen. Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird hierbei einer der Temperatursensoren im Bereich (auf der Höhe) des den Wasserspeicher umgebenden Kondensators und ein zweiter Temperatursensor oberhalb des Kondensators angeordnet. Dies ergibt den besonderen Vorteil, dass getrennte Sollwerte der Wassertemperatur zur Anforderung der Wärmepumpe und/oder des Elektroheizelementes für den oberen und unteren Temperatursensor eingestellt werden können, die sich in Abhängigkeit der erfassten Temperaturen anpassen können.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, die Anschlüsse des Wärmequelleneintrittes und des Wärmequellenaustrittes vom Bereich der Wärmepumpe die oberhalbe des Wasserspeichers situiert ist in den Bereich des Klöpperbodens, also in den Bereich des Fußes des Wasserspeichers, zu verlegen, was den besonderen Vorteil ergibt, dass dadurch diese Anschlüsse leicht zugänglich sind. Insbesondere ist es hierbei möglich, die Leitungen für den Wärmequelleneintritt und den Wärmequellenaustritt in die Verkleidung des Wasserspeichers zu verlegen.
Dies ergibt den weiteren besonderen Vorteil, dass der kompakte Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter optimiert werden kann.
In den unabhängigen Ansprüchen 7, 12 und 15 mit den zugeordneten Unteransprüchen 8 bis 11, 13 und 14 bzw. 16 bis 20 sind weitere besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung definiert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Die einzige schematisch stark vereinfachte Figur der Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 1 zur Warmwasserbereitung. Diese Vorrichtung 1 kann beispielsweise zur dezentralen Warmwasserbereitung in Verbindung mit einem zentralen Heizsystem und dezentralen Heizflächen, insbesondere eine Fußbodenheizung, verwendet werden.
Die Vorrichtung 1 weist hierfür einen Wasserspeicher 2 auf, der insbesondere einen zylindrischen Mantel 13 aufweist, der mit einem Klöpperboden 14 versehen ist. Dieser Klöpperboden 14 ist über einen, vorzugsweise gerundeten, Übergangsbereich 15 mit dem zylindrischen oder ovalen Mantel 13 verbunden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist neben dem Wasserspeicher 2 eine Wärmepumpe 3 auf, die einen Wärmequellenkreislauf 4 umfasst. Dieser Wärmequellenkreislauf 4 weist einen Wärmequelleneintritt 5, eine, sich in Strömungsrichtung R durch den Wärmequellenkreislauf 4 gesehen, anschließende Umwälzpumpe 6 und einen daran sich anschließenden Verdampfer 7 auf, an den sich ein Wärmequellenaustritt 11 anschließt. Ferner schließt sich an den Verdampfer 7 ein Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdichter 8 und einem Kondensator 9 an, der zumindest einen unteren Bereich des Wasserspeichers 2 umgibt. Ferner weist der Wärmepumpenkreislauf eine Expansionseinrichtung 10, insbesondere in Form eines Expansionsventils auf.
Wie die Figur verdeutlicht, sind der Wärmequelleneintritt 5 und der Wärmequellenaustritt 11 benachbart zum Klöpperboden 14 angeordnet, also am Fuß des Wasserspeichers 2, was die Zugänglichkeit des Wärmequelleneintritts 5 und des Wärmequellenaustritts 11, beispielsweise für Wartungsarbeiten oder Verbindungsarbeiten der Vorrichtung 1 an das Gebäudeheizsystem erleichtert.
Die Figur verdeutlicht ferner, dass, in Strömungsrichtung R gesehen, ein Mischventil 12 zwischen dem Wärmequelleneintritt 5 und der Umwälzpumpe 6 im Wärmequellenkreislauf 4 integriert ist. Dieses Mischventil 12 ermöglicht es, die maximale Eintrittstemperatur des flüssigen Mediums, beispielsweise des Wassers einer Fußbodenheizung, in den Verdampfer 7 zu begrenzen, da durch dieses Mischventil 12 Wasser aus dem Wärmequelleneintritt 5 und abgekühltes Wasser aus dem Verdampfer 7 gemischt werden kann, sodass es möglich ist, das Temperaturniveau des dem Verdampfer 7 hinzugeführten flüssigen Mediums funktionsgerecht zu begrenzen. Hierfür kann das Mischventil 12 mit einer integrierten Regelung versehen sein, die ein Ansaugen des abgekühlten Wassers aus dem Verdampfer 7, vorzugsweise über eine von der Wärmequellenaustrittsleitung 11A abgehende Zweigleitung 11B, ermöglicht.
Die Figur verdeutlicht ferner, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bevorzugterweise mit einem Elektroheizelement 16 versehen ist. Erfindungsgemäß ist dieses Elektroheizelement 16 in einem Übergangsbereich 15 zwischen einem Mantel 13 und einem Klöpperboden 14 des Wasserspeichers 2 angeordnet. Mit anderen Worten ist dieses Elektroheizelement 16 dementsprechend im unteren Speicherbereich insbesondere dem Klöpperboden des Wasserspeichers 2 nicht vertikal, sondern von der Vertikalen abweichend bis hin zur Horizontalen eingebaut, was den Vorteil ergibt, dass der gesamte Speichermantel des Wasserspeichers 2 vom Kondensator 9 umgeben werden kann und dass das Elektroheizelement 16 für Wartungs- oder Austauscharbeiten seitlich leicht zugänglich ist.
Ferner zeigt die Figur, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit zwei Temperatursensoren T1, T2 versehen ist. Hierbei ist der Temperatursensor T1 im Wasserspeicher 2 oder am Speichermantel 13 im Bereich des Kondensators 9 und der Temperatursensor T2 oberhalb des Kondensators 9 angeordnet. Dies ergibt den Vorteil, dass getrennte Sollwerte zur Anforderung der Wärmeerzeuger in Form der Wärmepumpe 3 und/oder des Elektroheizelementes 16 erfassbar sind.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit zur Ergänzung der Offenbarung explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in der Figur Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Wasserbereitung
2: Wasserspeicher
3: Wärmepumpe
4: Wärmequellenkreislauf
5: Wärmequelleneintritt
6: Umwälzpumpe
7: Verdampfer (Wärmetauscher)
8: Verdichter
9: Kondensator
10: Expansionseinrichtung, insbesondere in Form eines Expansionsventils
11: Wärmequellenaustritt
11A: Wärmequellenaustrittsleitung 11A
11B: Zweigleitung
12: Mischventil
13: Mantel
14: Klöpperboden
15: Übergangsbereich
16: Elektroheizelement
T1, T2: Temperatursensoren
R: Strömungsrichtung

Claims

Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung • mit einem Wasserspeicher (2); und • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist: - einen Wärmequelleneintritt (5), - eine Umwälzpumpe (6), - einen Verdampfer (7), - einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet, • dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (2) einen Mantel (13) und einen Klöpperboden (14) aufweist, die über einen, vorzugsweise gerundeten Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum Klöpperboden (14) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung • mit einem Wasserspeicher (2); und • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist: - einen Wärmequelleneintritt (5), - eine Umwälzpumpe (6), - einen Verdampfer (7), und - einen Wärmequellenaustritt (11), dadurch gekennzeichnet, • dass der Wasserspeicher (2) einen Mantel (13) und einen Klöpperboden (14) aufweist, die über einen, vorzugsweise gerundeten, Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind, und dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) auf der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers 2 angeordnet sind.
Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung • mit einem Wasserspeicher (2); und • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist: - einen Wärmequelleneintritt (5), - eine Umwälzpumpe (6), - einen Verdampfer (7), und - einen Wärmequellenaustritt (11), - dadurch gekennzeichnet, • dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers vorgesehen sind, wobei vorzugsweise ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmequellenkreislauf (4) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers (2) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) zur Warmwasserbereitung • mit einem Wasserspeicher (2); und • mit einer Wärmepumpe (3), die einen Wärmequellenkreislauf (4) umfasst, der folgende Komponenten aufweist: - einen Wärmequelleneintritt (5), - eine Umwälzpumpe (6), - einen Verdampfer (7), und - einen Wärmequellenaustritt (11), - dadurch gekennzeichnet, • dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass, in Strömungsrichtung (R) der Wärmequelle durch den Wärmequellenkreislauf (4) gesehen, ein Mischventil (12) zwischen dem Wärmequelleneintritt (5) und der Umwälzpumpe (6) in den Wärmepumpenkreislauf (4) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (13) und der Klöpperboden (14) über einen, vorzugsweise gerundeten, Übergangsbereich (15) miteinander verbunden sind und dass im Übergangsbereich (15) ein Elektroheizelement (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (T1, T2) zur Erfassung der Speichertemperatur des Wasserspeichers (2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Temperatursensor (T1) in der Höhe des Kondensators (9) und ein zweiter Temperatursensor (T2) oberhalb des Kondensators (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequelleneintritt (5) und der Wärmequellenaustritt (11) benachbart zum unteren Klöpperboden (14) des Wasserspeichers (2) angeordnet sind.