DE2336667A1 - Verfahren zur waermerueckgewinnung bei der beheizung von gebaeuden mit waermepumpen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Franz Bogdans kl 17. 7. 1973

3214 Völksen

Buchenkamp 2 2336667

Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei der Beheizung von Gebäuden mit Wärmepumpen

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei der Beheizung von Gebäuden mit Wärmepumpen. Anwendungsgebiet ist die Beheizung von Wohnhäusern, Bürogebäuden, Schulen, Krankenhäusern.

Mit Hilfe der Wärmepumpe ist es bekanntlich möglich, aus der warmen Abluft eines Gebäudes, aus Flüssen, Seen, Grundwasser dem Erdreich, der Luft Wärmeenergie zu entziehen, diese auf ein höheres Tempei*aturniveau zu pumpen und dann einem zu beheizenden Gebäude zuzuführen. Die aufzuwendende Pumpleistung, zusammen mit der von außen aufgenommenen Wärmeleistung ergeben die notwendige gesamte Heiz^ leistung für das Gebäude. Während im Normalfall die gesamte. Heiz-. energie in Form von Heizöl, Kohle, Gas oder elektrischer Energie dem Gebäude zugeführt und bezahlt wird, braucht bei Wärmepumpen-Betrieb nur die Pumpenergie bezahlt zu werden, den Rest deckt die kostenlos von außen aufgenommene Energie. Bezweckt wird mit solchen Anlagen also ein sparsamer Einsatz von Heizenergie und damit die Verringerung der Heiz energiekosten. Zwangsläufig damit verbunden ist eine erwünschte Absenkung der Wärmebelastung der Umwelt, z.B. durch Kraftwerke, wenn elektrische Energie zum Heizen bezogen wird, da nun weniger Heizleistung benötigt wird_t sowie eine Verminderung der Luftverschmutzung, da 1. am Heizort keine Abgase mehr entstehen und 2. im Kraftwerk weniger Abgase erzeugt werden.

Es ist bekannt, daß beim Einsatz von Wärmepumpen zu Heizzwecken Wärmetauscher angewendet werden, die der warmen Abluft von Gebäuden, aus Flüssen, Seen,Grundwasser dem Erdreich, der Luft Wärmeenergie

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entziehen. Diese entzogene Wärmeenergie wird dann meistens mit Hilfe eines elektrisch angetriebenen Kolbenkompressore über einen Kältemittelkreislauf auf ein höheres Temperaturniveau gepumpt und über einen weiteren Wärmetauscher (das sind im allgemeinen Heizkörper, Fußbodenoder Warmluftheizungen) an die zu beheizenden Räume eines Gebäudes abgegeben. (Zeitschrift Elektrowärme International, Jahrg. 1972, Heft A 1, Januar, Seiten A 25 bis A 30, A 3 9 bis A 43). Besondere Beachtung ist dabei der erreichbaren Leistungsziffer e zu schenken. Diese ist etwa gleich der Hälfte der theoretischen Leistungsziffer e = T / T - T , wobei T absolute Verflüssigungstemperatur und T absolute Verdampfungstemperatur im Kältemittelkreislauf sind. Durchschnittliche Werte für e um 3 bei der Hausbeheizung mit Wärmepumpen im Winter sind erreichbar, d.h. die z.B. vom Kraftwerk zu beziehende elektrische Heizenergie beträgt nur noch etwa 1/3 gegenüber der Direktheizung bei gleicher Wärmeisolierung der Gebäude. Dies stellt energiewirtschaftlich gesehen bereits einen bedeutenden Vorteil dar, denn zusammen mit dem Kraftwerkswirkungsgrad,der im Mittel etwa 33 % beträgt, ergibt sich dabei, bezogen auf die dem Kraftwerk zugeführte Primärenergie in Form von Kohle, Öl, Gas eine hohe energiewirtschaftliche Brennstoffnutzung von etwa 100 %, d.h. der Quotient aus gesamter erzeugter Heizenergie beim Verbraucher und aufgewendeter Brennstoffenergie beim Kraftwerk ist etwa 1, wenn man mit der Direktheizung bei gleicher Wärmeisolierung der Gebäude vergleicht.

Trotz dieses energiewirtschaftlich bereits günstigen Ergebnisses bleibt folgender Nachteil : Beim Heizen mit Wärmepumpen wird zwar den Energieträgern Erde, Luft, Wasser kostenlose Energie entzogen-und damit an Primärenergie gespart, die entstehende Heizenergie wird aber wie bei alien anderen Heizarten immer noch zu ihrem weitaus größten Teil als Transmissionswärmestrom durch die Umhüllungsflächen Wände, Decken, Böden an die Umgebnung abgegeben und ist damit verloren.

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Dipl.-Ing. Franz Bogdan.;ki 17. 7. 1973

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Transmissionswärmestrom durch Wände, Decken und Böden in die Umgebung im Falle der Heizung und von der Umgebung im Falle der Kühlung zu mindern, aufzuheben oder umzukehren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß auf beiden Seiten von Außenwänden, dachseiligen Decken und fundamentseitigen Fußböden flächenhafte Wärmetauscher angebracht werden, von denen im Falle der Heizung der äußere zur Verdampfungsseite, der innere zur Verflüssigungsseite und im Falle der Kühlung der äußere zur Verflüssigungsseile, der innere zur Verdampfungsseite einer Wärmepumpenanlage gehört.

Solche flächenhaftenWärmetauscher sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung durch Rohrschlangenmatten herzustellen, die direkt vom Kältemittel durchströmt werden, oder eine Kühl- bzw. Heizflüssigkeit enthalten und über Zwischenwärmetauscher an den Wärmepumpenkreislauf gekoppelt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Rohrschlangenn^atten direkt auf den betreffenden Flächenseiten mit Nagelschellen oder ähnlichem provisorisch befestigt und dann mit geeignetem Baumaterial angeputz oder eingegossen oder in geeignetes Baumaterial eingebettet und zu Platten verarbeitet, die dann auf den betreffenden Flächen befestigt werden. ·

Bei zweischaligen Fertigteilaußenwänden aus Beton wird in jedeSchale eine Rohrschlange mit eingegossen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß noch wesentlich höhere Leistungsziffern erreicht werden und damit also noch weniger Heizenergie bezogen werden muß als beim bisherigen !^Kannten Betrieb mit Wärmepumpen. Die Kosten für Heizenergie sinken beträchtlich. Außerdem wird wegen der Erhöhung der Temperatur der T':; sciuießunr-flachen d^s Behaglichkeitsgefühl des Menschen im beheizten Raum erheblich gesteigert. Die Wärmebelastung der Umwelt sinkt weiter ab; damit steigt die Umweltfreundlichkeit dieses Heizverfahrens,

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Die Brennstoffnutzung erreicht z.B. bei 0 C Außentemperatur über 1, 5, d.h. der Quotient aus gesamter erzeugter Heizenergie beim Verbraucher und aufgewendeter Brennstoffenergie beim Kraftwerk ist größer als 1, 5, wenn man mit der Direktheizung bei gleicher Wärmeisolierung der Gebäude vergleicht. Dies stellt eneriewirtschaftlich und bei Beachtung des Umweltschutzes einen äußerst großen Vorteil dar. Zudem kann durch einfache Umsteuerung der Anlage vom Heiz- zum Kühlbetrieb übergegangen werden.

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Claims (5)

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   Dipl.-Ing. Franz Bogdanslti 17. 7. 1973

   Patentansprüche

   Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei der Beheizung von Gebäuden mit Wärmepumpen, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten von Außenwänden, dachseitigen Decken und fundamentseitigen Fußböden flächenhafte Wärmetauscher angebracht werden, von denen im Falle der Heizung der äußere zur Verdampfungsseite, der innere zur Verflüssigungsseite und im Falle der Kühlung der äußere zur Verflüssigungsseite, der innere zur Verdampfungsseite einer Wärmepumpenanlage gehört.
2. 2. Flächenhafte Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrschlangenmatten hergestellt werden, die direkt vom Kältemittel durchströmt werden, oder eine Kühl- bzw. Heizflüssigkeit enthalten und über Zwischehwärmetauscher an den Wärmepumpenkreislauf gekoppelt werden.
3. 3. Flächenhafte Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangenmatten direkt auf den betreffenden Flächenseiten mit Nagelschellen oder ähnlichem provisorisch befestigt und dann mit geeignetem Baumaterial angeputzt oder eingegossen werden.
4. 4. Flächenhafte Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2\ dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen in geeignetes Baumaterial eingebettet und zur Platten verarbeitet werden, die dann auf den betreffenden Flächen befestigt werden.
5. 5. Flächenhafte Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweischaligen Fertigteilaußenwänden aus Beton in jede Schale eine Rohrschlange mit eingegossen wird.

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