DE2558512C2 - Central heating system with a heat pump - Google Patents
Central heating system with a heat pumpInfo
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- Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
Description
Die Erfindung betrifft eine Zentralheizungsanlage mit einer Wärmepumpe, die einen Brauchwasserbeheizer und eine Raumheizungsanlage speist und die über ein Zeitschaltwerk während festgelegter Zeitspannen zum Betrieb freigegeben ist.The invention relates to a central heating system with a heat pump that has a domestic water heater and a space heating system and feeds via a timer during fixed periods of time Operation is enabled.
Eine derartige Zentralheizungsanlage ist in der Literaturstelle Dörr, H.: »Außenluft-Wasser-Wärmepumpe mit Zusatz-Propangasheizung für Einfamilienhäuser« in: DE-Z HLH 26 (1975) Nr. 1, Seiten 15 bis 18 beschrieben. Bei der Zentralheizungsanlage nach dieser Literaturstelle wird die Wärmepumpe mittels einer Zeitschaltuhr in von dem zuständigen EVU festgelegten Sperrzeiten abgeschaltet. Ein Zeitrelais vermindert die Schalthäufigkeit. Diese Zentralheizungsanlage arbeitet im Sommer nicht anders als im Winter.Such a central heating system is in the literature reference Dörr, H .: »Outside air-water heat pump with additional propane gas heating for single-family houses "in: DE-Z HLH 26 (1975) No. 1, pages 15 to 18 described. In the central heating system according to this reference, the heat pump is by means of a The timer is switched off in the blocking times specified by the responsible utility company. A timing relay reduces the Switching frequency. This central heating system works no differently in summer than in winter.
Bei derartigen Zentralheizungsanlagen liegt der Brauchwasserbeheizer parallel zur Raumheizungsanlage. Beim Sommerbetrieb der Raumheizungsanlage wird allein der Brauchwasserbeheizer gespeist. Dies führt dann, wenn häufig kleinere Mengen Brauchwasser entnommen werden, dazu, daß der Brauchwasserbeheizer entsprechend oft, jedoch nur kurzfristig nachgeheizt werden muß. Dies ist vor allem beim Einsatz einer Wärmepumpe zur Brauchwasserbeheizung deswegen ungünstig, weil häufiges, kurzfristiges Einschalten einen erheblichen Verschleiß der Wärmepumpenaggregate zur Folge hat.In such central heating systems, the domestic water heater is parallel to the space heating system. During summer operation of the space heating system, only the domestic water heater is fed. this leads to then, when smaller amounts of domestic water are often taken, to the fact that the domestic water heater it has to be reheated correspondingly often, but only for a short time. This is especially true when using a Heat pumps for domestic water heating are unfavorable because frequent, short-term switching on results in considerable wear and tear on the heat pump units.
In der DE-OS 25 19 796 ist eine Zentralheizungsanlage mit einem Heizkessel beschrieben. Eine vorgesehene Schaltuhr arbeitet im Sommerbetrieb ebenso wie im Winterbetrieb. Sie schaltet nach dem Ablauf einer Schaltzeit den Kessel auf Raumheizung um.In DE-OS 25 19 796 is a central heating system described with a boiler. A timer that is provided works in summer as well as in Winter operation. After a switching time has elapsed, it switches the boiler to room heating.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zentralheizungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der im Sommerbetrieb die Einschahhäufigkeit zugunsten verlängerter Einschaltdauer vermindert ist.The object of the invention is to provide a central heating system of the type mentioned at the outset, in which in summer operation the frequency of use is extended in favor of a longer one Duty cycle is reduced.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Zentralheizungsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß bei im Sommerbetrieb abgeschalteter Raumheizungsanlage die Wärmepumpe zur Speisung des Brauchwasserbereiters über das Zeitschaltwerk während der festgelegten Zeitspannen freigegeben ist und daß das Zeitschaltwerk im Winterbetrieb unwirksam geschaltet istAccording to the invention, the above object is in a central heating system of the type mentioned solved by the fact that when the space heating system is switched off in summer, the heat pump for feeding of the water heater released via the timer during the specified time periods is and that the timer is ineffective in winter operation
is Günstig ist es beispielsweise, das Zeitschaltwerk so einzustellen, daß die Wärmepumpe am Ende der Niedertarifzeit von 5.00 bis 6.00 Uhr und in der Hochtarifzeit beispielsweise von 14.00 bis 15.00 Uhr im Bedarfsfall eingeschaltet werden kann. Die Festlegung bestimmter Betriebs-Zeitspannen der Wärmepumpe erfolgt beim Sommerbetrieb der Anlage. Im Winterbetrieb ist das Zeitschaltwerk abgeschaltet. Durch die Erfindung ist erreicht, daß ein dem Brauchwasserbeheizer zugeordneter Temperaturregler die Wärmepumpe nur in den festgelegten Zeitspannen einschalten kann, so daß ein häufiges Schalten der Wärmepumpe unterbleibt. In Weiterbildung der Erfindung ist bei einer Zentraiheizungsanlage, die zusätzlich mit einem zur Wärmepumpe in Reihe geschalteten Durchlauferhitzer arbeitet, eine Umgehungsleitung für die Wärmepumpe vorgesehen, die die Wärmepumpe bei einer nur wenig unterhalb der mit dieser erreichbaren Vorlauftemperatur liegenden Rücklauftemperatur überbrückt und das Zeitschaltwerk hält in den festgelegten Zeitspannen die Umgehungsleitung geschlossen. Hierdurch ist erreicht, daß bei geringem Warmwasserbedarf die Wärmepumpe abgeschaltet bleibt und der geringe Wärmebedarf von dem Durchlauferhitzer gedeckt wird. Ausschließlich in den festgelegten Zeitspannen speist ausschließlich die Wärmepumpe den Brauchwasserbeheizer.Is it cheap, for example, to set the timer in this way set that the heat pump will run from 5:00 to 6:00 a.m. and during the low tariff period at the end of the low tariff period High tariff time, for example, from 2 p.m. to 3 p.m. can be switched on if necessary. The definition certain operating periods of the heat pump takes place during summer operation of the system. In winter operation the timer is switched off. The invention achieves that a domestic water heater assigned temperature controller can only switch on the heat pump in the specified time periods, see above that the heat pump does not switch frequently. In a further development of the invention is in a Central heating system, which also has an instantaneous water heater connected in series with the heat pump works, a bypass line is provided for the heat pump, which the heat pump with only a little is bridged below the return temperature that can be reached with this flow temperature, and that The timer keeps the bypass line closed for the specified time periods. This achieves that the heat pump remains switched off when there is little hot water demand and the low heat demand of the water heater is covered. Exclusively in the specified periods of time, exclusively the feeds Heat pump the domestic water heater.
In Weiterbildung der Erfindung arbeitet eine dem Brauchwasserbereiter zugeordnete Temperatur-Regeleinrichtung mit einer Hysterese, wobei die Wärmepumpe erst einschaltet, wenn die Solltemperatur wesentlich unterschritten ist. Es ist dadurch ein wirtschaftlicher Betrieb der Wärmepumpe erreicht.In a further development of the invention, a temperature control device assigned to the domestic water heater operates with a hysteresis, whereby the heat pump only switches on when the target temperature is significant is below. This achieves economical operation of the heat pump.
Für den Fall, daß außerhalb dar festgelegten Zeitspannen ein erhöhter Brauchwasserbedarf auftritt, ist die Wärmepumpe mittels eines Handschalters auch zwischen den festgelegten Zeitspannen einschaltbar.In the event that an increased demand for hot water occurs outside of the specified time periods, the heat pump can also be switched on between the specified time periods by means of a manual switch.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem schematisch das Leitungsnetz einer Zentralheizungsanlage mit Wärmepumpe dargestellt ist. Dieses Ausführungsbeispiel wird nachfolgend näher erläutert.The figure shows an embodiment of the invention, in which, schematically, the line network of a Central heating system with heat pump is shown. This exemplary embodiment is explained in more detail below explained.
Die Zentralheizungsanlage weist eine Heizeinheit 1 auf. Die Heizeinheit 1 umfaßt eine Wärmepumpe 2 und einen dieser nachgeschalteten elektrischen Durchlauferhitzer 3 sowie eine Umwälzpumpe 4.The central heating system has a heating unit 1. The heating unit 1 comprises a heat pump 2 and one of these downstream electrical water heaters 3 and a circulation pump 4.
Die Wärmepumpe arbeitet — abgesehen von Sperrzeiten der Elektrizitätsversorgungsunternehmen — in der Hochtarifzeit und in der Niedertarifzeit. Sie t>5 heizt das ihr zugeführte Heizwasser auf ca. 6O0C auf. Ist diese Temperatur für den jeweiligen Wärmebedarf zu gering, schaltet in der Niedertarifzeit der Durchlauferhitzer mit seiner halben oder der vollen Leistung ein.The heat pump works - apart from the shutdown periods of the electricity supply companies - in the high tariff period and in the low tariff period. It t> 5 heats the heating water supplied to it to approx. 6O 0 C. If this temperature is too low for the respective heat requirement, the instantaneous water heater switches on at half or full output during the low tariff period.
was zu einer entsprechenden Erhöhung der Heizwassertemperatur führt. Sollte in der Hochtarifzeit eine zusätzliche Beheizung notwendig werden, schaltet eine Teilleistung des Durchlauferhitzers ein.which leads to a corresponding increase in the heating water temperature. Should be a If additional heating is necessary, a partial output of the flow heater switches on.
An die Heizeinheit 1 ist eine Vorlaufleitung 5 und eine Rücklaufleitung 6 angeschlossen. Ober ein Drei-Wege-Ventil 7 findet eine Verzweigung in einen Vorlaufzweig 8 zu der Raumheizungsanlage 9 und in einen Vorlaufzweig 10 zu einem Brauchwasserbeheizer 11 statt Das Drei-Wege-Ventil 7 ist von einem Stellmotor !0 12 gesteutrt, der in Wirkverbindung mit einem Temperaturfühler 13 im Brauchwasserbereiter 11 steht Der Brauchwasserbeheizer wird mit Heizwasser versorgt sobeld dessen Temperatur unter einen Sollwert, beispielsweise 50° C, abgesunken ist Die Beheizung des "5 Brauchwassers hat somit Vorrang gegenüber der Heizungsanlage 9.A flow line 5 and a return line 6 are connected to the heating unit 1. Upper a three-way valve 7 is a branch in a preprocessing branch 8 to the space heating system 9 and in a forward branch 10 to a Brauchwasserbeheizer 11 instead of the three-way valve 7 0 12 is by a servomotor! Gesteutrt, the one in operative connection with The temperature sensor 13 is in the water heater 11 The domestic water heater is supplied with heating water as soon as its temperature has dropped below a setpoint, for example 50 ° C. The heating of the domestic water has priority over the heating system 9.
Parallel zur Wärmepumpe 2 liegt eine Umgehungsleitung 14. In diese ist ein Magnetventil 15 eingeschaltet Dieses Magnetventil ist von einem Kaltwasser-Rück- ^!temperaturbegrenzer 16 gesteuert der der Wärmepumpe 2 vorgeschaltet ist. Sobald die Temperatur des Wassers in der Rücklaufleitung 6 einen Wert übersteigt bei dem die Wärmepumpe nicht mehr wirtschaftlich arbeiten könnte, öffnet der Riicklauftemperaturbegrenzer 16 das Magnetventil 15 und sperrt die Rücklaufleitung 6. Die Temperatur, bei der dies erfolgt liegt beispielsweise oberhalb 45°C. Hierdurch ist erreicht, daß bei höheren Rücklauftemperaturen die Wärmepumpe nicht läuft wodurch einerseits der Verschleiß der Wärmepumpe 2 vermindert wird und andererseits die zum Betrieb der Wärmepumpe notwendige elektrische Energie gespart wird.A bypass line 14 is located parallel to the heat pump 2. A solenoid valve 15 is switched into this This solenoid valve is from a cold water return ^! temperature limiter 16 controlled by the heat pump 2 is connected upstream. As soon as the temperature of the water in the return line 6 exceeds a value At which the heat pump could no longer work economically, the return temperature limiter opens 16 the solenoid valve 15 and blocks the return line 6. The temperature at which this takes place for example above 45 ° C. This ensures that the heat pump at higher return temperatures does not run whereby on the one hand the wear and tear of the heat pump 2 is reduced and on the other hand the The electrical energy required to operate the heat pump is saved.
Zwischen dem Vorlaufzweig 8 und die Rücklaufleitung 6 ist eine Speichereinheit 17 geschaltet, diese weist drei hintereinander geschaltete Speicherbehälter 18,19 und 20 auf. Der Speicherbehälter 18 liegt über einem Magnetventil 21 an dem Vorlaufzweig 8. Der Speicherbehälter 20 liegt an der Rücklaufleitung 6. In einem Leitungszweig parallel zum Magnetventil 21 sind eine Beimischpumpe 22 und ein Rückschlagventil 23 vorgesehen. Zusätzlich ist der mittlere Speicherbehälter 19 an seinem in den Speicherbehälter 18 führenden Ende über ein Magnetventil 24 mit dem Vorlaufzweig 8 verbunden.A storage unit 17 is connected between the flow branch 8 and the return line 6; three storage containers 18, 19 and 20 connected in series. The storage container 18 lies above one Solenoid valve 21 on the flow branch 8. The storage container 20 is located on the return line 6. In one Line branches parallel to the solenoid valve 21 are an admixing pump 22 and a check valve 23 intended. In addition, the middle storage container 19 is at its leading into the storage container 18 The end is connected to the flow branch 8 via a solenoid valve 24.
Das Magnetventil 21 ist geöffnet, wenn das Magnetventil 24 geschlossen ist und umgekehrt. Die Steuerung der Magnetventile 21 und 24 erfolgt über einen Temperaturregler 25, dessen Temperaturfühler im unteren Bereich des Speicherbehälters 18 sitzt. Beim Laden der Speicherbehälter 18, 19 und 20 mit heißem Wasser aus der Heizeinheit 1 ist zunächst das Magnetventil 21 geöffnet. Das Magnetventil 24 ist geschlossen. Sobald die Wassertemperatur am Temperaturfühler des Temperaturreglers 25 beispielsweise 60°C erreicht hat, schließt das Magnetventil 21 und das Magnetventil 24 öffnet. Es werden jetzt die Speicherbehälter 19 und 20 geladen. Dieses stufenweise Laden der Speicherbehälter wirkt sich besonders im Fall der Nachladung der Speicherbehälter günstig aus. Beim Entladen der Speicherbehälter wird das Wasser durch die Beimischpumpe 22 gefördert. Das nachfließende kalte Wasser gelangt zuerst in den Behälter 20, dann in den Behälter 19 und erst zum Schluß in den Behälter 18. Erfolgt keine vollständige Entladung sämtlicher b5 Speicherbehälter, dann wird in dem Behälter 18 warmes Wasser verbleiben, so daß dieser nicht nachgeladen werden muß. In diesem Fall werden beim Nachladevorgang über das Magnetventil 24 lediglich die Speicherbehälter 19 und 20 mit heißem Wasser gefüllt Hierdurch ist die zum Laden der Speicherbehälter notwendige Pumparbeit wesentlich verringert da das Heizwasser des Speicherbehälter 18 nicht in den Speicherbehälter 19 bzw. 20 gepumpt werden muß.The solenoid valve 21 is open when the solenoid valve 24 is closed and vice versa. The solenoid valves 21 and 24 are controlled via a temperature controller 25, the temperature sensor of which is located in the lower region of the storage container 18. When loading the storage containers 18, 19 and 20 with hot water from the heating unit 1, the solenoid valve 21 is initially open. The solenoid valve 24 is closed. As soon as the water temperature at the temperature sensor of the temperature regulator 25 has reached 60 ° C., for example, the solenoid valve 21 closes and the solenoid valve 24 opens. The storage containers 19 and 20 are now loaded. This step-by-step loading of the storage container has a particularly favorable effect when the storage container is being recharged. When the storage tank is unloaded, the water is pumped through the admixing pump 22. The cold water flowing in goes first into the container 20, then into the container 19 and only finally into the container 18. If all b5 storage containers are not completely discharged, then warm water will remain in the container 18 so that it does not have to be reloaded . In this case, only the storage tanks 19 and 20 are filled with hot water during the reloading process via the solenoid valve 24.
Vor der Heizungsanlage 9 liegt eine Hauspumpe 26 und ein Drei-Wege-Mischventil 27. An dieses ist der Vorlaufzweig 8 und über einen Rücklaufbegrenzer 28 eine Querleitung 29 angeschlossen. Wie üblich wird über den Rücklaufbegrenzer 28 bzw. die Querleitung 29 das aus der Heizungsanlage 9 zurückfließende Wasser über das Mischventil 27 teilweise wieder der Heizungsanlage 9 zugeführt wenn die Rücklauftemperatur nicht ausreichend niedrig ist. Der Rücklaufbegrenzer 28 steuert hierfür das Mischventil 27 über einen Stellmotor 30.A house pump 26 and a three-way mixing valve 27 are located in front of the heating system 9 Flow branch 8 and a cross line 29 connected via a return limiter 28. As usual it will be over the return flow limiter 28 or the cross line 29 overflows the water flowing back from the heating system 9 the mixing valve 27 is partially fed back to the heating system 9 when the return temperature is not is sufficiently low. For this purpose, the return flow limiter 28 controls the mixing valve 27 via a servomotor 30th
Wenn der von der Heizungsanlage 9 geforderte Wärmebedarf groß ist, muß über den Vorlaufzweig 8 und das Mischventil 27 eine große Menge Heißwasser fließen. Dies ist insbesondere nach Beendigung der Niedertarifzeit (22.00 bis 6.00 Uhr) zu erwarten, da in der Niedertarifzeit die Heizungsanlage mit abgesenkter Wärmeabgabe arbeitet Sobald das Mischventil etwa V3 geöffnet ist schließt sich ein elektrischer Schaltkontakt 31.If the heat demand required by the heating system 9 is high, a large amount of hot water must flow through the flow branch 8 and the mixing valve 27. This is to be expected in particular after the end of the low tariff period (10:00 p.m. to 6:00 a.m.), since during the low tariff period the heating system works with reduced heat output.As soon as the mixing valve is open approximately V 3 , an electrical switching contact 31 closes.
Hierdurch wird die Beimischpumpe 22 eingeschaltet und fördert zusätzlich zu der Wärmepumpe 2 Heißwasser zur Heizungsanlage 9. Hierdurch ist erreicht, daß die Solltemperatur in den mit der Heizungsanlage 9 zu beheizenden Räumen schnell erreicht wird. Sobald sie erreicht ist, verkleinert sich der Öffnungsquerschnitt des Mischventils 27. Ist das Mischventil 27 nur mehr weniger als 2h geöffnet, dann wird die Beimischpumpe 22 wieder abgeschaltet und die weitere Beheizung erfolgt nur über die Wärmepumpe 2.As a result, the admixing pump 22 is switched on and, in addition to the heat pump 2, conveys hot water to the heating system 9. This ensures that the target temperature in the rooms to be heated with the heating system 9 is reached quickly. As soon as it is reached, the opening cross-section of the mixing valve 27 is reduced. If the mixing valve 27 is only open for less than 2 hours , the admixing pump 22 is switched off again and further heating takes place only via the heat pump 2.
Weiterhin arbeitet die Beimischpumpe 22 auch, wenn, beispielsweise in Sperrzeiten, die Wärmepumpe 2 abgeschaltet ist.Furthermore, the admixing pump 22 also works when the heat pump 2 is running, for example during blocking times is switched off.
Auf das Mischventil 27 wirkt zusätzlich ein Witterungsfühler ein. Durch diesen wird die gewünschte Vorlauftemperatur je nach der Außentemperatur bei beispielsweise 50, 60, 70 oder 80°C eingestellt. Im Vergleich zu der tatsächlich gegebenen Vorlauftemperatur wird das Mischventil 27 dann mehr oder weniger geöffnet.An outside sensor also acts on the mixing valve 27. Through this, the desired The flow temperature is set at 50, 60, 70 or 80 ° C, for example, depending on the outside temperature. in the The mixing valve 27 is then more or less compared to the flow temperature actually given opened.
Im Sommer ist eine Beheizung der Speicherbehälter 18, 19 und 20 und der Heizungsanlage 9 überflüssig. Es muß lediglich der Brauchwasserbeheizer 11 arbeiten. Da dessen Volumen im Vergleich zu dem der Speicherbehälter niedrig ist, kann mehrfache Brauchwasserentnahme zu einem häufigen, kurzfristigen Einschalten der Wärmepumpe 2 führen. Um dies zu vermeiden, ist ein im Sommerbetrieb wirksames Zeitschaltwerk vorgesehen, das die Wärmepumpe nur an wenigen Stunden zum Einschalten freigibt. Beispielsweise ist das Zeitschaltwerk 32 so eingestellt, daß die Wärmepumpe zwischen 5.00—6.00 Uhr und 14.00-15.00 Uhr einschalten kann. Im Bedarfsfalle kann die Wirkung des Zeitschaitwerks auch abgeschaltet werden. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Nachheizung des Brauchwasserbeheizers 11 erst dann erfolgt, wenn dessen Rücklauftemperatur 45°C unterschritten hat. Es ist damit erreicht, daß die Wärmepumpe in ihrem wirtschaftlichen Arbeitsbereich arbeitet und ein Einschalten des Durchlauferhitzers weitgehend vermieden ist.In summer, the storage tanks 18, 19 and 20 and the heating system 9 do not need to be heated. It only the domestic water heater 11 has to work. There the volume of which is low compared to that of the storage tank, can be used multiple times lead to frequent, short-term switching on of heat pump 2. To avoid this, an im Summer operation effective time switch provided that the heat pump only for a few hours Switch on enables. For example, the timer 32 is set so that the heat pump between 5:00 a.m. to 6:00 p.m. and 2:00 p.m. to 3:00 p.m. If necessary, the time switch mechanism can also be switched off. It is also provided that after-heating of the domestic water heater 11 only takes place when its return temperature has fallen below 45 ° C. It is thus achieved that the The heat pump is working in its economic working range and the instantaneous water heater is switched on is largely avoided.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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