DE2639340A1 - Motorheizung - Google Patents

Motorheizung

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DE2639340A1
DE2639340A1 DE19762639340 DE2639340A DE2639340A1 DE 2639340 A1 DE2639340 A1 DE 2639340A1 DE 19762639340 DE19762639340 DE 19762639340 DE 2639340 A DE2639340 A DE 2639340A DE 2639340 A1 DE2639340 A1 DE 2639340A1
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Description

UR. JOACXIM STEFFENS
DIPLOM-CHEMIKER UND PATENTANWALT
BO32 LOCHHAM/MONCHEN MOZARTSTRASSE 24 TELEFONi (0811) 872551 TELEXi (05) 29830 staff d TELEGRAMME! ELASTOPAT
30. August 1976
MEIN ZEICHEN· IHR ZEICHENi
Motorheizung GmbH Bödekerstr. 73, 3 Hannover
Motorheizung
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 26 33 775.7)
Gegenstand des Patents (Patentanmeldung
P 26 33 775.7) ist eine Motorheizung, die im wesentlichen aus einem Verbrennungsmotor, einer Wärmepumpe und dem Heizungssystem besteht, wobei der Verbrennungsmotor den Kompressor der Wärmepumpe antreibt und die vom Verbrennungsmotor erzeugte Verbrennungswärme ebenfalls wie die von der Wärmepumpe abgegebene Wärme dem Heizungssystem zugeführt wird.
Es ist bekannt, daß die Lebensdauer von Verbrennungsmotoren begrenzt ist. Beispielsweise rechnet man bei Dieselmotoren, die bei Dreiviertellast betrieben werden, mit einer Lebensdauer von insgesamt ca. 20 000 Stunden. Geht man davon aus, daß die mittlere Betriebsstundenzahl bei herkömmlichen, mit Elektromotoren angetriebenen Wärmepumpen bei ca. 3 000 bis 5 000 Stunden pro Jahr liegt, so ergibt sich für die erfindungsgemäße Motorheizung, bei der ca. 25 % der für das Heizungssystem benötigten Wärme vom Verbrennungsmotor über die Verbrennungsgase und das erhitzte Motor-Kühlmittel selbst abgegeben werden, eine Betriebsstundenzahl von 2 250 bis
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POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN 199520 / BANKVERBINDUNG· BAYER. VEREINSBANK MÖNCHEN NR. 909200
3 750 Stunden pro Jahr, woraus sich zwar eine durchschnittliche Lebensdauer für den Dieselmotor von ca. 5 bis 9 Jahren errechnet, doch wird diese Lebensdauer durch die vielen Ein- und Ausschaltvorgänge beträchtlich vermindert.
In Anbetracht des relativ teuren Anschaffungspreises für
einen Verbrennungsmotor war es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg zu finden, um die Lebensdauer
von für Motorheizungen eingesetzte Verbrennungsmotoren, insbesondere die Lebensdauer der erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Dieselmotoren, zu erhöhen. Gleichzeitig sollte
dieser Weg die Möglichkeit eröffnen, die Lebensdauer der Kompressoren für die Wärmepumpen zu verlängern, da auch diese
relativ kostspielig in der Anschaffung sind und ebenfalls
nur eine begrenzte Lebensdauer haben.
Gelöst wurde diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß
einerseits im Heizungssystem der Motorheizung ein oder mehrere Wärmespeicher eingebaut wurden und andererseits der Verbrennungsmotor und der Kompressor der Wärmepumpe mindestens
doppelt so stark ausgelegt wurden, wie dies zur normalen Beheizung des Heizungssystems einschließlich der Wärmespeicher notwendig wäre. Dabei ist unter normaler Beheizung diejenige Heizungsieistung zu verstehen, wie sie überwiegend, d.h.
während mindestens 70 % der Zeitdauer der Heizperiode anteilsmäßig notwendig ist.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Motorheizung, bestehend im wesentlichen aus einem Verbrennungsmotor, einer Wärmepumpe und dem Heizungssystem, wobei der Verbrennungsmotor den Kompressor der Wärmepumpen antreibt und die vom Verbrennungsmotor erzeugte Verbrennungswärme ebenfalls wie die von der Wärmepumpe abgegebene Wärme dem Heizungssystem zugeführt wird, nach
Patent (Patentanmeldung P 26 33 775.7), die dadurch
gekennzeichnet ist, daß
(a) im Heizungssystem ein oder mehrere Wärmespeicher vorgesehen
sind und _ . ^ _ fc m
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(b) der Verbrennungsmotor und der Kompressor der Wärmepumpe mindestens doppelt so stark ausgelegt sind, wie zur normalen Beheizung des Heizungssystems einschließlich des Wärmespeichers notwendig ist.
Durch den Einbau des bzw. der Wärmespeicher im Heizungssystem wird erreicht, daß die sich abwechselnden Betriebsund Pausenzeiten des Verbrennungsmotors der Motorheizung verhältnismäßig lang sind. Dies wirkt sich deshalb günstig auf die Lebensdauer des Verbrennungsmotors aus, insbesondere des Dieselmotors, weil bekanntlich alle Verbrennungsmaschinen insbesondere während der häufigen Anlaßvorgänge und den Kaltlaufphasen verschleißen.
Durch die starke Uberdimensionierung des Verbrennungsmotors und des vom Verbrennungsmotor angetriebenen Kompressors der Wärmepumpe wird erreicht, daß die Betriebszeiten relativ kurz im Vergleich zu den Pausen sind. Sollen beispielsweise der Dieselmotor und der Kompressor nur 50 % der normalen Betriebszeit laufen, so müssen sie erfindungsgemäß doppelt so stark dimensioniert sein, wodurch sich in diesem Fall die Lebensdauer von Dieselmotor und Kompressor verdoppelt. Voraussetzung hierfür ist natürlich, daß selbst die halben Betriebszeiten, bedingt durch den bzw. die Wärmespeicher, noch verhältnismäßig lang sind.
Wie man aus den vorstehenden Ausführungen erkennt, ergibt bereits der Einsatz von Wärmespeichern allein eine Erhöhung der Lebensdauer der für die jeweilige Motorheizung normal dimensionierten Verbrennungsmotoren und Kompressoren, da die Kaltlaufphasen des Verbrennungsmotors im Verhältnis zu den Warmlaufphasen verhältnismäßig gering sind und die Ein- und Ausschaltvorgänge verringert werden.
Genauso erhält man bereits durch den Einsatz von überdimensionierten Verbrennungsmotoren und Kompressoren allein (ohne
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den Einsatz von Wärmespeiehern) eine gewisse Erhöhung der Lebensdauer der Verbrennungsmotoren und der Kompressoren, die allerdings durch die häufigen Ein- und Ausschaltvorgänge sowie die damit verbundene Erhöhung der Kaltlaufphasen wieder stark reduziert wird.
Die eigentliche Erhöhung der Lebensdauer von Verbrennungsmotor und Kompressor der Motorheizung erhält man somit gemäß der Erfindung erst durch die Kombination von Wärmespeicher und Überdimensionierung von Verbrennungsmotor und Kompressor. Gleichzeitig erreicht man durch diese Kombination eine weitere Verbesserung des Energienutzungsgrades der Motorheizung, da erfahrungsgemäß jeder Einschaltvorgang den Energienutzungsgrad der Anlage vermindert.
Die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Wärmespeicher sind thermisch gut isolierte, mit der Flüssigkeit des jeweiligen Heizungsteilsystems gefüllte und mit dem jeweiligen Heizungsteilsystem verbundene und von der Flüssigkeit des Heizungsteilsystems durchströmte Behälter.
Selbstverständlich kann man aber auch gemäß der Erfindung als Wärmespeicher thermisch gut isolierte, mit einem beliebigen Medium gefüllte Behälter verwenden, die von dem jeweiligen Heizungsteilsystem über Wärmeaustauscher erhitzt werden. Zwar füllt man diese Behälter vorzugsweise mit Wasser, doch kann man als Medium ebenso andere Flüssigkeiten oder aber auch gut wärmespeichernde und gut die Wärme wieder abgebende Feststoffe, z.B. in Pulverform, einsetzen.
Sollte das Heizungssystem der Motorheizung aus verschiedenen getrennten Heizungsteilsystemen bestehen, wie dies beispielsweise gemäß der in der Hauptanmeldung anhand der Figur beschriebenen Ausführungsform der Fall ist, so kann einem, mehreren oder jedem Heizungsteilsystem ein Wärmespeicher zugeordnet sein. Beispielsweise kann ein Wärmespeicher im Warmwasser-
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kreislauf des durch die Wärmepumpe über einen Wärmeaustauscher beheizten Heizungsteilsystems und/oder im Warmwasserkreislauf des durch die "Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors und des durch das erhitzte Kühlmittel des Verbrennungsmotors über einen Wärmeaustauscher beheizten Heizungsteilsystems und/oder im Arbeitsmittel-Kreislauf der Wärmepumpe angeordnet sein, wobei im letzteren Fall das Arbeitsmittel der Wärmepumpe zur direkten Raumbeheizung dient.
Vorzugsweise sind die einzelnen Heizungsteilsysteme jedoch zu einem zusammenhängenden Heizungssystem gekoppelt, in welchem nur ein Wärmespeicher eingebaut ist, der über entsprechende Wärmeaustauscher sowohl von der von der Wärmepumpe abgegebenen Wärme als auch durch das erhitzte Kühlmittel des Verbrennungsmotors und die heißen Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors erhitzt wird. Hierbei kann es allerdings vorteilhaft sein, wenn man den einen Wärmespeicher durch zwei oder mehrere hintereinandergeschaltete Wärmespeicher ersetzt, um die Temperaturgefälle der einzelnen separaten Wärmeaustauscher, die von der Wärmepumpe, dem erhitzten Kühlmittel des Verbrennungsmotors und den heißen Verbrennungsgasen erwärmt werden, besser ausnutzen zu können.
Nach einer besonderen Ausführungsform sind in dem Wärmespeicher zusätzlich Wärmeaustauscher angeordnet, um im Durchlaufverfahren, gegebenenfalls in Verbindung mit einem im Wärmespeicher befindlichen Warmwasserspeicher, aus kaltem Leitungswasser warmes Brauchwasser zu erzeugen. .
Die Erfindung wird nachfolgend weiterhin anhand der Figuren 1 bis 4, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen, erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschränken. Sie stellen entsprechend der vorliegenden Anmeldung ergänzte Ausschnitte aus der in .der Figur der Hauptanmeldung dargestellten Ausführungsform einer, erfindungsgemäßen Motorheizung dar.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Motorheizung, bei der im Gesamtsystem nur ein Wärmespeicher 21 vorhanden ist, und zwar im Warmwasserkreislauf des durch die Wärmepumpe über einen Wärmeaustauscher 4 beheizten Heizungsteilsystems 8.
Fig1. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Motorheizung, bei der im Gesamtsystem nur ein Wärmespeicher 22 vorhanden ist, und zwar im Warmwasserkreislauf des durch die Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors und des durch das erhitzte Kühlmittel des Verbrennungsmotors 15 über Wärmeaustauscher 13,3 beheizten Heizungsteilsystems 10.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Motorheizung, bei der im Gesamtsystem nur ein Wärmespeicher 23 vorhanden ist, und zwar im Arbeitsmittel-Kreislauf, wobei das Arbeitsmittel der Wärmepumpe zur direkten Raumbeheizung dient. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, muß bei dieser Anordnung der Wärmespeicher nach den Kondensatorkörpern 11 angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Motorheizung, bei der die einzelnen Heizungsteilsysteme ein zusammenhängendes Heizungssystem bilden, in welchem nur ein Wärmespeicher 24 angeordnet ist, der über entsprechende Wärmeaustauscher sowohl von der von der Wärmepumpe abgegebenen Wärme als auch durch das erhitzte Kühlmittel des Verbrennungsmotors und die heißen Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors erhitzt wird. Außerdem ist aus dieser Figur ersichtlich, daß der Wärmespeicher 25 zu- ■ sätzlich mit einem Wärmeaustauscher 26 versehen ist,
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mit dem kaltes Leitungswasser im Durchlaufverfahren zu erwärmtem Brauchwasser erhitzt wird.
In der nachfolgenden Zusammenstellung der Bezugszeichen sind nicht nur die in den Figuren 1 bis 4 angeführten Bezugszeichen enthalten, sondern auch die restlichen, nur in der Figur der Hauptanmeldung angegebenen Bezugszeichen.
1 Getriebe
2 Kompressor
3 Wärmeaustauscher I für Kühlwasserkreislauf und nassen Abgaswärmeaustauscher
4 Wärmeaustauscher II für Wärmepumpenkreislauf
5 Isolationsmatte
6 Umwälzpumpe
7 Boden
8 Heizkörper
9 Umwälzpumpe
10 Heizkörper
11 Verdampfer
12 Kamin
13 Nasser Abgaswärmeaustauscher
14 Auspuff des Dieselmotors
15 Dieselmotor
16 Schwingungs- und geräuschdämmende Motorenlagerung
17 Fundament
18 Drossel
19 Rückschlagsicherheitsventil
20 Pumpe
21 Wärmespeicher des Warmwasserkreislaufes der Wärmepumpe
22 Wärmespeicher des Warmwasserkreislaufes, der durch die Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors und durch das Kühlmittel des Verbrennungsmotors beheizt wird.
23 Wärmespeicher des Arbeitsmittelkreislaufes der Wärmepumpe
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Wärmespeicher des Warmwasserkreislaufes, der
durch die Wärmepumpe, die Verbrennungsgase des
Verbrennungsmotors und durch das Kühlmittel des Verbrennungsmotors beheizt wird.
In den Figuren 1 bis 4 wurden die Wärmespeicher separat eingezeichnet, sie können aber auch als Einheit mit den Jeweiligen Wärmeaustauschern ausgebildet sein.
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L e e r s e ι ί e

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    f1.)Motorheizung, bestehend im wesentlichen aus einem Verw
    brennungsmotor, einer Wärmepumpe und dem Heizungssystem, wobei der Verbrennungsmotor den Kompressor der Wärmepumpen antreibt und die vom Verbrennungsmotor erzeugte Verbrennungswärme dem Heizungssystem zugeführt wird, nach Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 26 33 775.7), dadurch gekennzeichnet, daß
    (a) im Heizungssystem ein oder mehrere Wärmespeicher (21, 22, 23, 24, 25) vorgesehen sind und
    (b) der Verbrennungsmotor (15) und der Kompressor (2) der Wärmepumpe mindestens doppelt so stark ausgelegt sind, wie zur normalen Beheizung des Heizungssystems einschließlich der Wärmespeicher (21, 22, 23, 24, 25) notwendig ist.
  2. 2. Motorheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicher (21, 22, 23, 24, 25) thermisch gut isolierte, mit der Flüssigkeit des jeweiligen Heizungsteilsystems gefüllte und mit dem jeweiligen Heizungsteilsystem verbundene und von der Flüssigkeit des jeweiligen Heizungsteilsystems durchströmte Behälter sind.
  3. 3. Motorheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicher (21, 22, 23, 24, 25) thermisch gut isolierte, mit einem beliebigen Medium gefüllte Behälter sind, die von dem jeweiligen Heizungsteilsystem über Wärmeaustauscher erhitzt werden.
  4. 4. Motorheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmespeicher (21) im Warmwasserkreislauf des durch die Wärmepumpe über einen Wärmeaustauscher (4) beheizten Heizungsteilsystems (8) angeordnet ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
  5. 5. Motorheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmespeicher (22) im Warmwasserkreislauf des durch die Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors (15) und des durch das erhitzte Kühlmittel des Verbrennungsmotors (15) über Wärmeaustauscher (13,3) beheizten Heizungsteilsystems (10) angeordnet ist.
  6. 6. Motorheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmespeicher (23) im Arbeitsmittel-Kreislauf der Wärmepumpe angeordnet ist und das Arbeitsmittel der Wärmepumpe zur direkten Raumbeheizung dient.
  7. 7. Motorheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
    bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsteilsysteme ein zusammenhängendes Heizungssystem bilden, in welchem nur ein Wärmespeicher (24) angeordnet ist, der über ent-■ sprechende Wärmeaustauscher sowohl von der von der Wärmepumpe abgegebenen Wärme als auch durch das erhitzte Kühlmittel des Verbrennungsmotors und die heißen Verbrennungsgase des Verbrennungsmotors erhitzt wird.
  8. 8. Motorheizung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der eine Wärmespeicher (24) durch zwei oder mehrere hintereinandergeschaltete Wärmespeicher ersetzt ist, um die Temperaturgefälle der einzelnen separaten Wärmeaustauscher, die von der Wärmepumpe, dem erhitzten Kühlmittel des Verbrennungsmotors und den heißen Verbrennungsgasen erwärmt werden, besser ausnutzen zu können.
  9. 9. Motorheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wärmespeicher mit Wärmeaustauschern (25) versehen sind, gegebenenfalls in Verbindung mit einem im Wärmespeicher befindlichen Warmwasserspeicher, mittels derer kaltes Leitungswasser im Durchlaufverfahren zu erwärmtem Brauchwasser erhitzt wird.
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ES461059A ES461059A1 (es) 1976-07-28 1977-07-27 Una disposicion de calefaccion por motor.
NL7708384A NL7708384A (nl) 1976-07-28 1977-07-28 Motorverwarming.
FR7723298A FR2370932A1 (fr) 1976-07-28 1977-07-28 Installation de chauffage a moteur
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DE3024162A1 (de) * 1980-06-27 1982-01-28 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum betrieb einer mit einer verbrennungskraftmaschine verbundenen waermepumpenanlage

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