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Quellen
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DE19851889 A1 komplexes Heizung-Lüftung-System
DE20208995 U1 Abluft-Wärmepumpe
DE10058273A1 Dokumentation Unico Air Monoblock*klimagerät
Dokumentation Luft-Wasser-Kompakt-Wärmepumpe von Panasonic
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Stand der Technik
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Zur Installation einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird ein Heizungsbauer und zumeist ein Kältetechniker benötigt. Luft-Wasser-Wärmepumpen bestehen normalerweise aus einem Außengerät und einem Innengerät (Splittsystem). Beide Baugruppen sind durch Kälteleitungen verbunden. In der Zwischenzeit gibt es auch Luft-Wasser-Kompaktwärmepumpen (z.B. von Panasonic), wo beide Baugruppen im Außengerät integriert sind. Im Winter muss allerdings im Heizungskreis Frostschutz eingefüllt sein, da das Wasser im Außengerät gefrieren könnte. Kompakt-Wärmepumpen fehlt jedoch der Pufferspeicher und der Warmwasser-Boiler und eine sogenannte Hydrobox mit notwendigen hydraulischen Komponenten muss im Heizungsraum montiert werden. Diese Kompakt-Wärmepumpen können im Einfamilienhaus eingesetzt werden, jedoch nur begrenzt im MFH-Bereich. Versorgt eine große Wärmepumpe mehrere Wohnungen, muss der Energieverbrauch jeder Wohnung gemessen, dokumentiert und abgerechnet werden. Das sind Zusatzaufwände, die Aufwand für den Vermieter und Kosten für den Mieter bedeuten. Es besteht die Gefahr der Beschädigung des Außengerätes durch Vandalismus. Große Wärmepumpen benötigen einen Heizungsraum.
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Bisher gibt es keine Luft-Wasser-Kompakt-Wärmepumpen mit integriertem Kombi-Speicher, die in der Wohnung aufgestellt werden können und über Außenluftanschlüsse verfügen. Damit sind keine Abluft-Wärmepumpen (
DE20208995 U1 und
DE10058273A1 ) gemeint, die gut geeignet sind zur Warmwasserbereitung, aber keine Außenluft nutzen.
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Im Ausland werden mitunter kleine Luft-Wasser-Wärmepumpen und Boiler auf dem Balkon aufgestellt. In Deutschland wäre dies kaum vorstellbar. Zur Einzelraumklimatisierung gibt es derzeit mehrere Hersteller von Luft-Luft-Klimageräten (z.B. Unico Air) für die Innenaufstellung. Diese äußerst kompakten Geräte können heizen und kühlen (kein Warmwasser). Sie benötigen zwei Außenwandöffnungen von 15 bis 20 cm Durchmesser. Der integrierte Wärmetauscher ist jedoch zu klein für Wärmeentzug im Winter. Außerdem gibt es Probleme mit vereistem Kondensatanschluss und Kondensatflecken an der Außenfassade.
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Patent
DE19851889 A1 beschreibt ein komplexes Heizungs- und Lüftungssystem mit zentraler Lüftung mit Wärmerückgewinnung und Klimatisierung der Raumluft. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe wird über ein Rohrsystem mit Außenluft oder ausschließlich mit Abluft aus dem Wohnbereich versorgt. Die Umschaltung erfolgt in einer Mischkammer. Gemäß DIN1946 ist im Wohnbereich ein 0,4-facher Luftwechsel vorgeschrieben. Höherer Luftwechsel führt zu erhöhten Wärmeverlusten und zu trockener Raumluft im Winter. In einer 100m
2-Wohnung stehen also nur 100 m
3/h Abluft mit einem Energiegehalt von 400 bis 600W (bei Frostfreiheit) zur Verfügung. Diese Energie genügt zur Warmwasserbereitung in solch einer Wohnung, jedoch nicht zur Beheizung. Im Gegenzug dazu wälzt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe von 4 kW für Außenaufstellung bereits 2000 m
3/h um, damit 1000 bis 2500 Watt Wärme aus der Außenluft entzogen werden. Die Nutzung der Abluft kann den COP einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zu Heizzwecken anheben. Das funktioniert jedoch nur bei kontinuierlicher Beimischung, da die nutzbaren Luftvolumenströme sich zu sehr unterscheiden.
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Beschreibung
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Alle Komponenten der patentierten Luft-Wasser-Wärmepumpe werden in einem Gehäuse vereint. Zwei nebeneinander liegende Wandöffnungen mit ca. 25 cm Durchmesser garantieren einen Außenluftstrom von ca. 1000 m3/h, die für eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von ca. 4 kW genügen. Lufteinlassstrom und Luftauslassstrom müssen strömungstechnisch getrennt werden, damit es nicht zu einem relevanten Luftkurzschluss an der Außenfassade kommt. Trotz integrierten Heizstab mit 2 kW Anschlussleistung genügt eine einphasiger Stromanschluss mit 230V.
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Zwischen Außenwand und Wärmepumpe werden ca. 3 cm Bauraum für flexible Leitungen für den Vorlauf und Rücklauf benötigt. Demzufolge wird eine Isolierplatte benötigt, die einen ausreichend dichten Anschluss der Lufteinheit an die Außenwand gewährleistet. Da der Hauptaufstellungsraum der Wärmepumpe vermutlich die Küche ist, muss es möglich sein, die Wärmepumpe von drei Seiten zu montieren, zu warten und zu bedienen. Demzufolge kann der Regler, das Manometer, die Befüllarmatur an verschiedenen Seiten angeschlossen werden. Der integrierte Speicher verfügt also über mehr Anschlüsse als notwendig wäre, wenn die Wärmepumpe immer von vorn montiert und bedient wird.
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Da Niedrigenergiehäuser nicht nur gut isoliert sind, sondern auch luftdicht sind, kann nicht auf eine Lüftung verzichtet werden. Da bereits mit Luft als Energiequelle gearbeitet wird, kann optional die Abluft der Wohnung genutzt werden. Somit erhöht sich der COP der Wärmepumpe ganzjährig mit geringem technischem Aufwand. In den Zulufträumen werden Zuluftelemente benötigt und in den Ablufträumen (Küche und Bad) wird die verbrauchte Abluft angesaugt und mittels Abluftventilator vor den Wärmetauscher der Lufteinheit geblasen. Das entstehende Kondensat wird über den Abwasseranschluss in Küche oder Bad frostfrei entsorgt. Der Einsatz eines zentralen Luft-Luft-Wärmetauschers ist möglich, da die Fortluft (gekühlte Abluft) im Winter nutzbare Restenergie enthält, die in dieser Erfindung nutzbar ist.
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Mittels dieser kompakten Luft-Wasser-Wärmepumpe können erstmalig Mehrfamilienhäuser mit Wärmepumpen ausgerüstet werden, die keinen Heizungsraum benötigen, die keine Außeneinheit besitzen und ohne Wärmeabrechnung durch den Vermieter funktionieren. Es wird kein Kraftstromanschluss benötigt und kein zweiter Stromzähler für Sondertarife. Die Wärmepumpe wird wie ein Kühlschrank aufgestellt und mittels vier flexibler Schläuche, eines flexiblen Schalldämpfers und eines Kabels angeschlossen. Optional kann ein Ventilator für das Abluftansystem angeschlossen werden, welches die Energie der Abluft ganzjährig nutzt. Verschlossene Zuluftelemente oder verschmutze Filter im Abluftsystem führen zu keiner Störung der Funktion der Luft-Wasser-Wärmepumpe.
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Die Heizleistung kann über 4 kW erhöht werden, wenn größere Wandöffnungen zur Verfügung stehen. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe wird dann breiter.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19851889 A1 [0001, 0005]
- DE 20208995 U1 [0001, 0003]
- DE 10058273 A1 [0001, 0003]
