DE2417220A1 - Heating unit combined with air conditioning - using natural energy sources and off peak current in combination - Google Patents
Heating unit combined with air conditioning - using natural energy sources and off peak current in combinationInfo
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Abstract
Description
Peter Rabien 85 Nürnberg Strin&bergstr<> 6 2 Λ 1 7 ? ? ΩPeter Rabien 85 Nuremberg Strin & bergstr <> 6 2 Λ 1 7? ? Ω
Wärmepumpene inr i chtungHeat pump device
Vom kleinsten Klimagerät "bis zur großen Energieverbundanlage sind Wärmepumpenschaltungen in vielen Variationen bekannt und ausgeführt worden.From the smallest air conditioner "to the large energy network system heat pump circuits are known and implemented in many variations.
Es gibt zahllose Veröffentlichungen über ihre Notwendigkeit und mehr oder weniger erreichbare Wirtschaftlichkeit.There are innumerable publications about their necessity and more or less achievable profitability.
Das wesentliche Ziel der Wärmepumpenschaltung,die Müllwärme aus Boden,Wasser und Luft auf ein nutzbares Niveau zu heben, ist Ton Sonderfällen abgesehen,bisher als gescheitert anzusehenρThe main goal of the heat pump circuit, the waste heat Raising soil, water and air to a usable level is apart from special cases, so far as a failure to look at ρ
Der Grund ist einleuchtend:The reason is obvious:
Geht man von den im Allgemeinen gewährten Stromtarifen der Elektroversorgungsunternehmen aus,so ist das Verhältnis Ton Hoch zu Niedertarifstrom etwa 2,5.If one assumes the electricity tariffs generally granted by the electrical supply companies, the ratio is Tone high to low tariff electricity about 2.5.
Außerdem müssen ^aschinenaggregate zumeist noch einen beachtlichen Leistungspreis bezahlen0 Das Verhältnis von 2,5 entspricht, aber auch in erster Näherung der praktisch erreichbaren Leistungsziffer einer Luft-Iuft oder Luft-Wasser-Luft-Üeizwärmepumpe mit Zusatzheizung bei Lastspitze«,Moreover ^ still need aschinenaggregate usually a significant demand charge and pay 0 The ratio of 2.5 corresponds to, but also a first approximation of practically achievable coefficient of performance of an air-IUFD or air-water-air Üeizwärmepumpe with additional heating at peak load "
Auf die Jahresenergiekosten bezogen,erbringt daher heute eine einfache Nachtstromheizung den gleichen Nutzeffekt, wie die viel kompliziertere; Wärmepumpe mit Stromaufnahme im Hoch und NiedertarifbereicheIn relation to the annual energy costs, therefore yields today a simple night-time heating has the same efficiency as the much more complicated one; Heat pump with power consumption in the high and low tariff areas
Auf Grund unseres ausgeglichenen Klimas in Mitteleuropa, wegen der rapiden Energieverknappung und Verteuerung ist die umweltfreundliche Verwirklichung von allgemein verwendbaren Wärme/pumpen ein wichtiges und vordringlichesDue to our balanced climate in Central Europe, Because of the rapid energy shortage and price increase, the environmentally friendly implementation is general usable heat / pumps an important and urgent one
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Die Erfindung geht davon aus,daß eine Wärmepumpenanlage nur dann wirtschaftlich arbeiten kann,wenn die Kältemaschine nur in der Niedertarifzeit läuft*The invention assumes that a heat pump system only can work economically if the refrigeration machine only runs during the low tariff period *
Dies beweisen Z0B0 viele Schwimmbecken-Warmepumpenheiztingeno TJm Fun zu einem allgemein verwendbaren Nachtstrom-Wärmepumpensystem zu kommen,mit dem Heizungen und Klimaanlagen versorgt werden können,wird nach Figur 1 ein Kältespeicher(1) und ein Wärmespeicher^) durch eine Kältemaschine^) nur in der Niedertarifzeit geladen,,Z 0 B 0 many swimming pool heat pumps prove this. TJm Fun to come to a generally usable night-time heat pump system with which heating and air conditioning systems can be supplied, according to Figure 1, a cold store (1) and a heat store ^) by a refrigeration machine ^) only charged during the low tariff period,
Sowohl der- Kälte als auch der Wärmespeicher werden aus platten oder schalenförmigen Speicherelementen (4)(5) aufgebaut, die Kälte und Wärme aufnehmen und abgeben könnene Das Speichermaterial des Kältespeiehers in den Speieherelementen wird normalerweise Wasser· seineDie Speieherelemente(4) sind mit Überlaufeinrichtung(i2),der Speicher mit Ablauf(13) ver3ehen„Das Speicherelement(4) ist mit den Verdampferrohren des Kältemasehir.ensystems fest verbunden oder· seilst der Verdampfer,,Both the cold and the heat accumulator are made up of plate or shell-shaped storage elements (4) (5) that can absorb and release cold and heat e The storage material of the cold accumulator in the accumulator elements will normally be water e The accumulator elements (4) are with overflow device (i2), the accumulator with drain (13).
Weiterhin kann noch ein Röhrensystem(7) eingebaut sein um Müllwärme mit flüssigen Medien ein oder ausbringen zu können^ Beim Laden des KiteSpeichers kühlt sich das Wasser ab und gefriert.Dabei können ca0 90 Kcal Kälte gespeichert werden pro kg Wasser und Bezugstemperatur +10 Grad C0 Es sind aber auch andere Speichermaterialien denkbar0 Auch kann das Speicherelement geschlossen sein,falls der Kontakt zum offenen Wasser ungünstig ist„ Sinngemäß sind die Wärmespeicherelemente(5) mit Wärmespeichermaterial gefüllt,daß im Bereich üblicher Kondensationstemperaturen, heute 30 -60 Grad,später vielleicht bis 80 Grad,latente Wärme aufnehmen kanno(zoB, Glaubersalz oder Parafin) Ist genügend Platz für die Speicher vorhanden kann auch Wasser genommen werden«Furthermore, a pipe system (7) can be installed to be able to bring in or out waste heat with liquid media ^ When loading the kite memory, the water cools down and freezes. Approximately 0 90 Kcal of cold can be stored per kg of water and reference temperature +10 degrees C 0 However, other storage materials are also conceivable 0 The storage element can also be closed if contact with open water is unfavorable maybe up to 80 degrees, can absorb latent heat o (e.g. Glauber's salt or paraffin) If there is enough space for the storage tank, water can also be taken «
Die Speicher werden mit einer Isolierung versehen»(14) (15) Bei Iiuftheiz oder Klimaanlagen werden die Speicher mit Luft über die Oberflächen der Speicherelemente (6)(8) entladene Temperaturregelung; über· Bypaß am Wärmespeicher bei Heizung, am Kältespeicher bei Kühlung oder Entfeuchtung«The storage tanks are provided with insulation »(14) (15) In the case of air heating or air conditioning systems, the storage tanks are provided with Air over the surfaces of the storage elements (6) (8) discharged temperature control; via bypass on the heat storage tank for heating, on the cold storage tank for cooling or dehumidification «
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In den Wärme speicherelementen^) ,die der Kondensator der Wärmepumpeneinrichtung sind oder die mit Kondensatorrohren fest verbunden sind,können ebenfalls zusätzliche Röhren(9) eingebaut werden,die Z0B0 Flächenheizungen versorgen oder Wärm© von und zu anderen Verbrauchern/Quellen transportieren können«In the heat storage elements ^), which are the condenser of the heat pump device or which are firmly connected with condenser tubes, additional tubes (9) can also be installed, which supply Z 0 B 0 surface heating or transport heat © to and from other consumers / sources «
Besonders günstig ließen sich viele solcher Nachtstrom-Speicher Einheiten mit dem bekannten Warm und Kaltwassernetz zu den üblichen Systemen mit Zonenausgleich verbinden«, Auch lassen sich dann Müllwärme und Sonnenwärme einspeisen oder entnehmenοMany such night-time storage systems can be installed at particularly low cost Connect units with the known hot and cold water network to the usual systems with zone compensation «, Waste heat and solar heat can then also be fed in or withdrawn ο
In den Wärmespeicherelernenten(5) ist zusätzlich zu der Kondensatoreinrichtung eine Nachtstromwiderstandsheizung eingebaute 10), um die Heizlastspitze zu decken,da die Kältemaschine sinnvollerweise nur für eine mittlere Heizlast ausgelegt wird0 Übersteigen die so skizzierten Geräte eine gewisse Größe, so würden ^erdampfersehlangen und Kondensatorrohre,bedingt durch ihre geringe Wärmeflußdichte,relativ teuer werdeno Aus diesem und Transportgründen kann das System nach Ausführung Figur 2 in drei Teile getrennt werden: Kältespeicher(1),Wärmespeicher(2), Ma©chinensatz(3)β Der Maschinensatz wird als kompakter Flüssigkeitskühler ausgeführt mit den entsprechend größeren Wärmeflußdiehten an Verdampfer und Kondensator«,In the heat storage elements (5), in addition to the condenser device, there is a built-in night current resistance heater 10) in order to cover the peak heat load, since the refrigeration machine is only sensibly designed for a medium heat load 0 If the devices outlined in this way exceed a certain size, then ^ evaporators and condenser pipes would be due to their low heat flux density, are relatively expensive o For this and transport reasons, the system can be divided into three parts according to embodiment Figure 2: cold storage (1), heat storage (2), machine set (3) β The machine set is more compact Liquid cooler designed with the correspondingly larger heat flow thicknesses on the evaporator and condenser «,
Kältespeicher(1) und Wärmespeicher (2) erhalten dann Speicherelemente aus preiswerten Kunststoffschläuchen oder Hohlkörpern.Cold storage (1) and heat storage (2) are then obtained Storage elements made from inexpensive plastic tubing or Hollow bodies.
Die energieseitige Verbindung der drei Bausteine erfolgt auf der Kälteseite mit einem Solekreislauf(4) und auf der Wärmeseite mit einem Wasserkreislauf(5)οThe energy-side connection of the three components is made on the cold side with a brine circuit (4) and on the warm side with a water circuit (5) ο
Die Anbindungen (6) und (7) können für externe Müllwärme und Nutzwärme Ein-bzwo ausgabe verwendet werdene Auch diese Bauweise wird in Luftanlagen mit Luft entladene Zwar verschlechtern die zwei zusätzlichen Kreisläufe die ^eistungsziffer des Gesamtprozesses erheblich,sie ermöglichen aber bei großen und größten Anlagen eine kompakte Kältemontage sowie baukastenmäßige und industriegerechte Fertigung«)The connections (6) and (7) can for external waste heat and useful heat one or o edition be used e Even this construction is in air systems discharged air While the two additional cycles degrade the ^ eistungsziffer of the overall process considerably, but they allow for large and the largest systems, a compact refrigeration assembly as well as modular and industrial production «)
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Figur 3 und Figur 4 zeigen die verschieden möglichen Funktionen der Wärmepumpeneinrichtung:Figure 3 and Figure 4 show the various possible functions of the heat pump device:
Schaltung(1): Luft oder/und Warmwasserheizung am Wärmespeicher, die Kälte wird während des NT-Eadebetriebes an die Außenluft abgegeben oder gespeichert und zu den wärmsten Tagesstunden abgegebene Ist Müllwärme aus ^rund,See,Prozesswärme oder Sonnenwärme vorhanden wird diese in den Kältespeicher eingespeist oder bei permanentem Annfall in der Ladeperiode kann der Kältespeicher ganz entfallene, Schaltung(2): Heizen und Entfeuchten , z.Bo ^chwimmhallenklimaanlagen«,Die in der NT-Zeit gespeicherte Kälte und Wärme wird in der HT-Zeit aus den Speichern entnommene Schaltung(3): Bei reiner latenter Kühllawt für Entfeuchtung, bzwo geringer sensibler Kühllast von Dchwimmbadanlagen wird in die Kälteentnahme eine Wärme und Kälterückgewinnung als Sparentfeuchtung eingeschaltete Circuit (1): Air and / or hot water heating on the heat storage tank, the cold is released to the outside air or stored during the low-temperature loading operation and released during the warmest hours of the day fed or permanent Annfall in the charging period of the cold storage can be quite foregone, circuit (2): heating and dehumidifying, for example, o ^ chwimmhallenklimaanlagen "the information stored in the NT-time cold and heat is in the HT-time from the memories taken circuit (3): is chwimmbadanlagen for pure latent Kühllawt for dehumidification, bzwo less sensitive cooling load of D a heat and cold recovery as Sparentfeuchtung switched into the cold extraction
Schaltung(4): Kälteversorgung für sensible Kühllast,Wärme soweit möglich verwendet,Wärmeüberschuß als Müllwärme abgebenβ Circuit (4): Cold supply for sensible cooling load, heat used as far as possible, excess heat emitted as waste heat
Schaltung(5): Einfachausführung,ähnlich der üblichen NachtstromspeicherheizungeDer Kältespeicher entfällt,die Kälte wird mit Direktverdampfer während des Ladevorgangs abgegeben,die Wärme in den Wärmespeicher oder die FlächenheizungCö) gegeben.Die Flächenheizung(6) kann ähnlich aufgebaut sein wie die Wärmespeicherelemente0Es werden z.Be 2-3 cm dicke Hohlkörper mit G-iubersalz oder Parafin gefüllt,die von einem Röhrensystern durchsetzt sind,das an den Kondensatorteil des Wärmespeichers angeschlossen ist«, ^ei richtiger Dimensionierung der Estrich und Deckschichten kann je nach Schmelzpunkt des Salzes oder sonstigen Speichermaterials jede gewünschte Strahlungstemperatur der Flächenheizung eingestellt werderu Damit ist der größte Nachteil der ^ acht stromspei cher-Plächen- -^eizung,nämlich die schwer regelbare Oberflächentemperatur, beseitigt* Circuit (5): single embodiment, similar to the conventional electric storage heating Eder cold storage is omitted, the refrigerant is discharged with direct evaporator during the charging process, the heat in the heat storage or FlächenheizungCö) gegeben.Die surface heating (6) may be constructed similar to the heat storage elements 0 are E.g. e 2-3 cm thick hollow bodies filled with salt or paraffin, which are penetrated by a tube system, which is connected to the condenser part of the heat accumulator every desired radiant temperature of the surface heating can be set.
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Schaltung (8); ist als optimalste Klimaeinheit für Räume an Außenfassaden gedachtoEin kompaktes Gerät unter der Fensterbrüstung enthält den Kältespeicher(IO),den Sonnenkollektor (9)»den Wärmespeicher(11),das Maschinen,Regel und Lüfterteil(12), Außenluftansaug(13),Ausblas (14) und eventuell eine Flächenheizung Circuit (8); is intended as the most optimal air conditioning unit for rooms on external facades o A compact device under the window sill contains the cold storage (IO), the solar collector (9) »the heat storage (11), the machines, control and ventilation part (12), outside air intake (13), Blow out (14) and possibly surface heating
Beispiel einer Tagesfunktion:Von 22 Ms 6 Uhr früh Laden des Kälte und Wärmespeichers,sowie der Fußbodenheizung0 Gleichzeitig Heizbetrieb mit Nachtabsenkung,nur Umluft0 Von 6 Ms 8 Uhr Stillst and, Temperierung über Fußboden,, 8-11 Uhr Wärmespeicherentladung,frischluftzufuhrο 11-14 Uhr starke Sonneneinstrahlung,Kältespeicherentladung über Raum,weiterhin Frischluftzufuhr(zentral oder dezentral) Falls erforderlich Nachladen von Wärmespeicher über Sonneo H-17 Uhr X1eizen und Lüften.Example of a day function: from 22 Ms 6 o'clock in the morning charging of the cold and heat storage, as well as the underfloor heating 0 Simultaneous heating operation with night reduction, only circulating air 0 From 6 Ms 8 o'clock standstill, temperature control over the floor, 8-11 o'clock heat storage discharge, fresh air supply o 11- 2 p.m. strong solar radiation, cold storage discharge via the room, fresh air supply (central or decentralized) If necessary, recharge of the heat storage via the sun o H-5 p.m. X1 heating and ventilation.
Falls Kältespeicher nicht genügend leer,Entladen über Außenluft oder Sonnenkollektor0 If the cold storage tank is not empty enough, discharge via outside air or solar collector 0
17-22 Uhr Stillstand,temperieren über Fußboden.5-10 p.m. Standstill, temperature control over the floor.
Kältespeicher weiter entladen damit um 22 Uhr leer«, Ist umgekehrt Wärmeüberschuß vorhanden und kann die Wärme nicht zu anderen Verbrauchern geleitet werden, Abgabe von Wärme0 Cold storage continues to discharge so that it is empty at 10 p.m. If, on the other hand, there is excess heat and the heat cannot be conducted to other consumers, heat output is 0
Der Fortschritt der Erfindung liegt in der Senkung von Energiekosten,in der· sparsamen Verwendung von Energie, im vollelektrischen,umweltschonenden Aufbau, in der Senkung von Schadstoffimmision in Bezug auf jede verbrauchte Futzkalorie,in der kompakten zu preiswerten Serien herstellbaren Konzeption© Die Erfindung senkt gegenüber reiner· ^achtstromheizung die Jahresheizkosten um 40-60 $,bei Schwimmhallen die ^ahresentfeuchtungskosten um 40 bis 80 $ je nach Vergleichsystenio The progress of the invention lies in the reduction of energy costs, in the economical use of energy, in the fully electric, environmentally friendly construction, in the reduction of pollution in relation to every futzkalorie consumed, in the compact too inexpensive series producible concept © The invention lowers compared to pure · ^ eight-current heating the annual heating costs around 40-60 $, for indoor swimming pools the ^ ahr dehumidification costs around $ 40 to $ 80 depending on the comparison stenio
Bei Kühlaufgaben neben Heizaufgaben wird die Kühlung nahezu kostenlos,sie ist Nebenprodukt der ^eizwärmeerzeugung« Mit ihren milden Heizmitteltemperaturen ist Staubverschwelung ausgeschlossen,bei Verwendung mit Flächenheizung kann ein aiigenehmes und gesunj^c SirahLun^sKUrwa. erzeugt werdene In the case of cooling tasks in addition to heating tasks, cooling is almost free of charge, it is a by-product of the generation of heating energy. With its mild heating medium temperatures, dust carbonization is ruled out; be generated e
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Weiterhin senkt die Erfindung die Anschaffungskosten gegenüber denkbaren Splitsystemen,da Kühler und Lufterhitzerflächen die doppelte Punktion als Speichergefäß und Wärmetauscher bekommenoBei reinen Luftheiz oder Kühl bzw, Entfeuehtungsanlagen Rohrleitungen und Pumpen entfallene Durch die Mehrfaehfunktion der gleichen Bauteile in Luftheizungen, Warmwasserheizungen,Schwimmbadklimaanlagen, normalen Klimaanlagen kann durch Großserien der Vorteil niedriger Energiekosten voll an den Anlagenbetreiber weitergegeben werden«Furthermore, the invention lowers the acquisition costs compared to conceivable split systems, since the cooler and air heater surfaces get the double puncture as storage vessel and heat exchanger o With pure air heating or cooling or dehumidification systems, pipes and pumps are omitted due to the multiple function of the same components in air heaters, hot water heaters, swimming pool air conditioning systems, normal air conditioning systems the advantage of low energy costs can be fully passed on to the system operator through large-scale production «
Die Erfindung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg5 knappe und teure Energie zu schonen,sowie die unerschöpfliche Sonnen und Müllwärme auf relativ einfachem Weg zu nutzen.The invention is an important step on the way 5 to save scarce and expensive energy, and to use the inexhaustible solar and garbage heat in a relatively simple way.
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Claims (1)
(Ende Figur 2)17o heat pump device according to claims 1-16, characterized in that heat or cold can be taken from or fed in from the device via the connections (7) (6) e
(End of figure 2)
Priority Applications (1)
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DE2417220A DE2417220A1 (en) | 1974-04-09 | 1974-04-09 | Heating unit combined with air conditioning - using natural energy sources and off peak current in combination |
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DE2417220A DE2417220A1 (en) | 1974-04-09 | 1974-04-09 | Heating unit combined with air conditioning - using natural energy sources and off peak current in combination |
Publications (1)
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DE2417220A1 true DE2417220A1 (en) | 1975-11-06 |
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ID=5912564
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DE2417220A Pending DE2417220A1 (en) | 1974-04-09 | 1974-04-09 | Heating unit combined with air conditioning - using natural energy sources and off peak current in combination |
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DE (1) | DE2417220A1 (en) |
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