DE2829134B1 - Heizanlage mit einer Waermepumpe - Google Patents

Heizanlage mit einer Waermepumpe

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Description

Diese Erfindung betrifft eine Heizanlage mit einem ersten Wärmeträger, mit einer Wärmepumpe mit einem umlaufenden, von einem Kompressor verdichteten zweiten Wärmeträger zur Aufheizung des ersten Wärmeträgers, und mit einer Kraftmaschine zum Antrieb des Kompressors, die ihrerseits vom Dampf eines dritten, im geschlossenen Kreislauf geführten Wärmeträgers beaufschlagt wird.
Die zunehmenden Kosten für Primärenergie zwingen zu einer besseren Ausnützung der Primärenergie sowie zur Nutzung anderer Engeriequellen. Eine Möglichkeit hierzu bietet die Wärmepumpe, mit welcher durch weitere Abkühlung eines relativ kalten, in unbegrenzter Menge zur Verfügung stehenden Mediums wie etwa Außenluft, Grundwasser, Wasser eines Gewässers oder Kühlmediums eines Kraftwerks ein in der Wärmepumpe zirkulierender (zweiter) Wärmeträger verdampft wird. Damit der zweite Wärmeträger unter üblichen Bedingungen Wärme an den ersten Wärmeträger der Heizanlage abzugeben vermag, muß dem zweiten Wärmeträger eine weitere Wärmemenge zugeführt werden, was üblicherweise durch Verdichtung eines Gases erfolgt. Die Verdichtungsarbeit wird von einem Kompressor aufgebracht, zu dessen Antrieb nach bekannten Ausführungen ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotor dient.
Solange ein solcher Elektromotor mit Strom betrieben wird, der von einem Elektrizitätswerk mit Kondensationsbetrieb erzeugt worden ist, wird aufgrund des bekannten Wirkungsgrades solcher Kraftwerke nur etwa V3 der eingesetzten Primärenergie wirksam ausgenutzt, während ca. 2/3 der Primärenergie an Ort des Kraftwerks an die Umwelt vor allem als Kondensationswärme verlorengehen.
Bezogen auf den Temperaturgang des Jahres arbeiten die meisten Wärmepumpen mit einer durchschnittlichen Leistungsziffer von 3. Somit wird bei der mit Elektromotor angetriebenen Wärmepumpe praktisch keine Primärenergie eingespart, solange der Strom zum überwiegenden Teil in Kondensationskraftwerken erzeugt wird. In reinen Wohngebieten sind der Anwendung einer von einem Elektromotor angetriebenen Wärmepumpe oftmals Grenzen gesetzt, da das installierte Stromnetz keine zusätzlichen Verbraucher versorgen kann. Leistungen über 100 kW werden daher selten verwirklicht.
Bei Antrieb der Wärmepumpe mit einem Verbren-
QRIGINAL INSPECTED
nungsmotor kann die Primärenergie bis zu 170% ausgenutzt werden. Die Verbrennungsmotoren sind so lange verhältnismäßig preisgünstig, solange sie von Fahrzeug-Serienmotoren abgeleitet sind. Da die Leistung aus Gründen der Lebensdauer und des Geräusches beim Antrieb einer Wärmepumpe gegenüber dem Betrieb im Fahrzeug herabgesetzt wird, liegt die größte, mit einem abgeleiteten Fahrzeugmotor erzielbare Antriebsleistung bei etwa 150 kW. Größere Leistungen können nur mit sehr teuren Großmotoren erbracht werden, die in Einzelanfertigung hergestellt werden. Außerdem wirken sich die Wartungskosten, der Verschleiß, die Geräuschentwicklung und das Schwingungsverhalten nachteilig auf die Anwendung von Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Wärmepumpen aus.
Da die Antriebsmaschinen der Wärmepumpen mit höchstens 3000 Upm laufen, bauen Kompressoren größerer Leistung entsprechend groß. Um aus Preisgründen kleine Kompressoren einsetzen zu können, ist die volumetrische Kälteleistung eine sehr wichtige spezifische Eigenschaft des Kältemittels. Wegen der mitunter ungünstigeren volumetrischen Kälteleistung kann oftmals das an sich thermodynamisch bessere Kältemittel keine Verwendung finden.
Es besteht deshalb Bedarf nach einer anderen Kraftmaschine für den Kompressor einer Wärmepumpe, wobei die Kraftmaschine eine bessere Ausnutzung der Primärenergie gewährleisten soll, sowie in größeren Einheiten jedoch zu geringen Kosten bereitgestellt und möglichst wartungsfrei betrieben werden soll.
Weiterhin hat die Erfahrung gezeigt, daß in mittleren Breitengraden die von einer wirtschaftlich betriebenen Wärmepumpe abgegebene Wärmemenge zur Heizung eines Gebäudes oder eines Betriebes an den wenigen sehr kalten Tagen in der Regel nicht völlig ausreicht. Da jedoch in jedem Falle eine befriedigende Heizung des Gebäudes oder Betriebes gewährleistet sein muß, ist eine zusätzliche Heizanlage erforderlich; die getrennte Installation einer Wärmepumpe und einer zusätzlichen Heizanlage erfordert hohe Installationskosten.
Im Hinblick auf die aufgezeigten und weiteren Nachteile des Standes der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine integrierte, bivalent arbeitende Heizanlage bereitzustellen, welche einerseits mit einer Wärmepumpe arbeitet und andererseits Zusatzwärme für besonders kalte Tage aufzubringen vermag, sowie bei verminderten Kosten für Betrieb und Wartung eine bessere Nutzung der zum Betrieb der Wärmepumpe erforderlichen Primärenergie gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist eine Heizanlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Heizanlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung besteht die zum Antrieb des Kompressors vorgesehene Kraftmaschine aus einer Turbine, die mit einem Arbeitsmittel (dritter Wärmeträger) betrieben wird, das eine kleinere Verdampfungsenthalpie aufweist als Wasser. Weiterhin wird die bei der Kondensation des dritten Wärmeträgers anfallende Kondensationswärme unmittelbar dem die Wärme an den Verbraucher abgebenden ersten Wärmeträger zugeführt, was im Ergebnis eine besonders gute Ausnützung der Primärenergie gewährleistet. Die Anwendung einer preiswert herstellbaren Turbine als Kraftmaschine erfordert auch im Dauerbetrieb wenig Wartung und gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad. Schließlich kann eine solche Turbine mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Arbeitsmittel unter Niederdruck-Bedingungen betrieben werden, was geringere Sicherheitsauflagen erfordert, als der Betrieb eines Wasserdampf-Hochdruck-Kraftwerks.
Die Wärmequelle der erfindungsgemäß ausgebildeten Heizanlage ist ausreichend bemessen, um bei Bedarf den gesamten Wärmebedarf zu decken. Da diese Wärmequelle sowohl die Zusatzwärme für besonders kalte Tage liefert, als auch die zum Betrieb der Wärmepumpe erforderliche Energie bereitstellt, sind insgesamt geringere Installationskosten erforderlich als bei anderen, nicht-integrierten Anlagen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Diese Beschreibung nimmt Bezug auf eine Figur, weiche in Form eines Blockdiagramms die Führung der verschiedenen Wärmeträger in der erfindungsgemäß ausgebildeten Heizanlage wiedergibt.
Wie aus der Figur ersichtlich, gehören zu der Heizanlage im wesentlichen vier verschiedene Wärmeträger-Kreisläufe, nämlich
der Kreislauf 1 mit dem ersten Wärmeträger, über welchen die von der Heizanlage erzeugte Wärme dem Verbraucher 10 zugeführt wird;
der Kreislauf 2 zu dem zweiten Wärmeträger, der in der Wärmepumpe 20 umläuft;
der Kreislauf 3 mit dem dritten Wärmeträger zum Betrieb der Kraftmaschine 30; und
der Kreislauf 4 mit dem vierten Wärmeträger, welcher die in der Wärmequelle 40 erzeugte Wärme einerseits dem dritten Wärmeträger und andererseits bei Bedarf auch dem ersten Wärmeträger zuführt.
Mittels dem Kreislauf 1 wird die von der Heizanlage erzeugte Wärme dem Verbraucher 10 zugeführt. Solche Verbraucher sind beispielsweise die Heizkörper eines Wohn- oder Geschäftshauses sowie die Heizgeräte eines Fertigungsprozesses oder einer Vorrichtung. Im Kreislauf 1 läuft der erste Wärmeträger in gasförmiger oder flüssiger Form um. Als erster Wärmeträger kommt vor allem Wasser in Betracht; daneben kann der erste Wärmeträger für Spezialzwecke auch aus einem öl od. dgl. bestehen. Eine beispielhafte Ausführungsform des Kreislaufs 1 ist die Warmwasser-Heizung eines Wohnhauses. Weiterhin kann als erster Wärmeträger Luft dienen, die beispielsweise in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Alternativ kann der erste Wärmeträger Luft sein, die von dem zweiten Wärmeträger erwärmt und daraufhin in die zu heizenden Räume eingeblasen wird, wobei die Luft nach Abgabe der Wärme lediglich teilweise oder gar nicht zurückgeführt wird (Luftheizung).
Die Aufheizung des ersten Wärmeträgers erfolgt hauptsächlich in dem zur Wärmepumpe 20 gehörenden Verflüssiger 21. Dieser Verflüssiger 21 kann in üblicher Form als Plattentauscher, Röhrentauscher od. dgl. ausgebildet sein. Daneben wird dem ersten Wärmeträger die im Kondensator 32 anfallende Kondensationswärme zugeführt, wie das nachfolgend ausgeführt ist. Weiterhin kann dem ersten Wärmeträger bei Bedarf auch auf direktem Wege Wärme von der Wärmequelle 40 zugeführt werden, wozu entweder ein Teil des vierten Wärmeträgers direkt in den Kreis-
lauf 1 eingespeist wird, oder ein Wärmetausch in einem Wärmetauscher 43 vorgesehen wird, wie das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Schließlich kann im Kreislauf 1 die Umwälzpumpe 11 oder ein Ventilator vorgesehen sein, um den ersten Wärmeträger zwangsweise umzuwälzen.
Der Kreislauf 2 entspricht dem Umlauf des zweiten Wärmeträgers in der Wärmepumpe 20. Die Komponenten und die Wirkungsweise einer Wärmepumpe sind hinlänglich bekannt, so daß hier nur eine kurze Erläuterung erfolgt; hinsichtlich detaillierterer Angaben sei beispielsweise auf Recknagel-Sprenger, Handbuch für Heizung, Lüftung, Klimatechnik, 54. Ausgabe, S. 360 bis 363 (1966) verwiesen.
Zur Wärmepumpe 20 gehören der Verflüssiger 21, das Entspannungsventil 22, der Verdampfer 23 und der Verdichter oder Kompressor 25. Der in der Wärmepumpe umlaufende zweite Wärmeträger gibt im Verflüssiger 21 Wärme an den ersten Wärmeträger ab und wird anschließend im Entspannungsventil 22 entspannt; im Verdampfer 23 wird einem äußeren, in unbegrenzter Menge zur Verfügung stehendem Medium wie etwa der Außenluft, dem Wasser eines Gewässers oder dem Grundwasser Wärme zum Verdampfen des zweiten Wärmeträgers entzogen; der gebildete Dampf wird im Kompressor 25 verdichtet; hierbei steigt die Temperatur des zweiten Wärmeträgers auf einen ausreichend hohen Wert, so daß eine Wärmeabgabe an den ersten Wärmeträger im Verflüssiger 21 möglich wird.
Um einen guten Wirkungsgrad der Wärmepumpe 20 zu erzielen, kommt der Auswahl des zweiten Wärmeträgers erhebliche Bedeutung zu. Geeignete Kältemittel sind beispielsweise die leicht verflüssigbaren Gase wie Kohlendioxid, Ammoniak, oder die bekannten Kältemittel auf der Basis halogenierter aliphatischer Kohlenwasserstoffe und deren Gemische. Beispielhafte Kältemittel sind etwa Monochlordifluormethan (CHClF2), Dichlordifluormethan (CCl2F2), ein azeotrop siedendes Gemisch aus Monochlordifluormethan und Monochlorpentafluoräthan (48,8 Gew.-% CHClF2 und 51,2 Gew.-% C2ClF5), Dichlortetrafluoräthan (C2Cl2F4), Trichlorfluormethan (CCl3F) oder Octafluorcyclobutan (C4F8). Unter einem niedrig siedenden Kältemittel wird ein Kältemittel dieser Art verstanden, dessen Siedepunkt unter Normaldruck vorzugsweise im Bereich von -20 bis -30° C liegt.
Zum Antrieb des Kompressors 25 ist die Kraftmaschine 30 vorgesehen. Die Kraftmaschine 30 kann eine mit dem Dampf des dritten Wärmeträgers beaufschlagte Expansionsmaschine wie Hubkolben- oder Kreiskolbenmotor sein, oder ein als Kraftmaschine arbeitender Schraubenverdichter. Vorzugsweise ist als Kraftmaschine 30 eine Turbine vorgesehen, die über eine gemeinsame Welle 31 mit dem Kompressor 25 gekoppelt ist. Die Turbine kann kostengünstig gebaut und weitgehend wartungsfrei und verschleißarm betrieben werden; sie liefert ohne zusätzliche Getriebe die hohen Drehzahlen, die zum Betrieb des Kompressors 25 erforderlich sind. Die hohen Antriebsdrehzahlen der Turbine ermöglichen eine geringe Baugröße des gekoppelten Kompressors, wodurch die Herstellungskosten des Kompressors gesenkt und dessen Wirkungsgrad gesteigert wird. Wegen der hohen Kompressordrehzahlen und der damit verbundenen kleinen Abmessungen des Kompressors ist die volumetrische Kälteleistung des benutzten Wärmeträgers von geringerer Bedeutung, so daß eine größere Freiheit hinsichtlich der Auswahl des Wärmeträgers resultiert.
Die Turbine 30 ist Bestandteil des Kreislaufes 3, in welchem der dritte Wärmeträger geführt wird. Zu diesem Kreislauf 3 gehören weiterhin im Anschluß an die Kraftmaschine 30 der Kondensator 32, die Speisepumpe 33, der Wärmetauscher 34 und gegebenenfalls der Wärmetauscher 36. Im Wärmetauscher 34 gibt
ίο der von der Wärmequelle 40 herkommende heiße vierte Wärmeträger Wärme an den von der Speisepumpe 33 gelieferten dritten Wärmeträger ab und verdampft diesen. Mit dem Dampf des dritten Wärmeträgers wird die Kraftmaschine 30 beaufschlagt.
Nach Verlassen der Kraftmaschine 30 wird der entspannte Dampf im Kondensator 32 kondensiert. Weiterhin kann zwischen Wärmetauscher 34 und Kraftmaschine 30 der zusätzliche Wärmetauscher 36 vorgesehen sein, mittels dem die Restwärme der von der Wärmequelle 40 abströmenden Rauchgase zur Überhitzung des dritten Wärmeträgers ausgenutzt wird.
Die im Kondensator 32 anfallende Kondensationswärme wird wirksam geschützt und zur direkten Er- wärmung des ersten Wärmeträgers verwendet, wozu der erste Wärmeträger zwangsweise über die Leitungen 35 durch den Kondensator 32 geführt wird.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt betrifft die Auswahl des dritten Wärmeträgers. Dieser soll aus einem niedrig siedenden Kältemittel bestehen, das eine kleinere Verdampfungsenthalpie aufweist als Wasser. Geeignete Kältemittel sind die leicht verflüssigbaren Gase wie Kohlendioxid, Ammoniak oder Schwefeldioxid oder die bekannten Kältemittel auf der Basis halogenierter, aliphatischer Kohlenwasserstoffe und deren Gemische. Vorzugsweise ist der dritte Wärmeträger ein Kältemittel, dessen Siedepunkt unter Normaldruck im Bereich von -20 bis +30° C liegt; vorzugsweise ist der dritte Wärmeträger Trichlorfluormethan (CCl3F), Dichlordifluormethan (CCl2F2), Monochlordifluormethan (CHClF2), Dichlortetrafluoräthan (C2Cl2F4), oder Octafluorcyclobutan (C4F8), wobei Dichlortetrafluoräthan (C2Cl2F4) besonders bevorzugt wird.
Der dritte Wärmeträger und der zweite Wärmeträger bestehen aus dem gleichen Kältemittel. Sofern der Verdampfer 23 bei Verdampfungstemperaturen unter O0C oder um 00C herum betrieben wird, kommen hierfür vorzugsweise Trichlorfluormethan (CCl3F)
so und Octafluorcyclobutan (C4F8) in Betracht. Sofern der Verdampfer 23 bei Verdampfungstemperaturen oberhalb 5° C betrieben wird, kommt hierfür vorzugsweise vor allem Dichlortetrafluoräthan (C2Cl2F4) in Betracht. Hiermit wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß bei Undichtigkeiten an der Wellenabdichtung zwischen den Gehäuseteilen der Turbine und des Kompressors der zweite Wärmeträger nicht durch den dritten Wärmeträger in seinen physikalischen Eigenschaften verändert wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform besteht der dritte Wärmeträger aus Octafluorcyclobutan (C4F8) und wird im Wärmetauscher 34 auf etwa 100° C erwärmt, bis zu einem Druck von etwa 21 bar verdichtet, im Wärmetauscher 36 auf ca. 175° C überhitzt und im Kondensator 32 bei 60° C kondensiert. Die Kraftmaschine 30 besteht aus einer 1- oder 2stuf igen Turbine, ähnlich der Turbine eines Turboladers, die mit etwa 10000 bis 20000 U/m umläuft und
den Kompressor 25 mit gleicher Umdrehungszahl antreibt.
Geht man von einer Netto-Wärmeleistung von 100 kW eines mit Öl, Gas, Kohle oder anderen brauchbaren Stoffen beheizten Wärmeerzeugers aus, so beträgt der Primärenergiebedarf bei einem Kesselwirkungsgrad von 85% ca. 118 kW. Hierbei ist die Energie zum Betrieb eines Brenners oder Saugzuggebläses unberücksichtigt. Die Nutzleistung an der Turbinenwelle beträgt bei einem Gesamtwirkungsgrad von Turbine und Kompressor von etwa 75% etwa 34,5 kW; die Kondensationswärmemenge beträgt etwa 54 kW. Bei einer Leistungsziffer von 3 können von der Wärmepumpe 20 aus der Umwelt zusätzlich 69 kW aufgenommen werden. Zusätzlich können aus den Verlusten von Turbine und Kompressor (ölkühler, polytrope Entspannung) etwa 10 kW und aus den Rauchgasen ca. 6 kW in den Kreislauf des ersten Wärmeträgers eingebracht werden. Dem Verbraucher 10 des Kreislaufs stehen somit 173,5 kW zur Verfügung. Zum Primärenergieverbrauch sind noch ca. 1,5 kW für den Antrieb der Speisepumpe 33 hinzuzurechnen. Somit beträgt die durch den Prozeß hinzugewonnene Energie 55 kW oder etwa 45%.
Der Wärmetauscher 34 ist an den Kreislauf 4 angeschlossen, in welchem der vierte Wärmeträger geführt wird. Weitere Bestandteile des Kreislaufes 4 sind die Wärmequelle 40 und gegebenenfalls die Umwälzpumpe 41, die jedoch nicht benötigt wird, wenn die Wärmequelle 40 ein Dampferzeuger ist. Die Wärmequelle 40 kann ein üblicher, mittels Öl, Gas oder einem festen Brennstoff beheizter Kessel sein, der an unterschiedliche Leistungsabgaben angepaßt ist. Insgesamt ist die Wärmequelle 40 dahingehend ausgelegt, den gesamten vom Verbraucher 10 benötigten Wärmebedarf zu liefern. Unter üblichen Bedingungen soll die Wärmepumpe 20 zur Deckung dieses Wärmebedarfs beitragen und eine entsprechende Wärmemenge der äußeren Umgebung entziehen, so daß die Wärmequelle 40 eine entsprechend verminderte Wärmemenge abgeben muß. Schließlich kann bei guten Wetterbedingungen die Wärmepumpe 20 den gesamten Wärmebedarf des Verbrauchers decken, so daß in diesem Falle die Wärmequelle 40 lediglich die zur Verdampfung des dritten Wärmeträgers erforderliche Wärme abgeben muß. Die Brenndauer der Wärmequelle 40 wird vorzugsweise an diese Anforderungen angepaßt, wobei die entsprechenden Signale von Temperaturfühlern, Thermostaten und/oder sonstigen Reglern ermittelt werden.
Der im Kreislauf 4 umlaufende vierte Wärmeträger ist zweckmäßigerweise Niederdruckdampf oder eine Flüssigkeit wie etwa Wasser.
Ersichtlich dienen der Kreislauf 4 mit der Wärmequelle 40 hauptsächlich dazu, dem Wärmetauscher 34 die zur Verdampfung des dritten Wärmeträgers erforderliche Wärme zuzuführen. Sofern hierfür andere Wärmequellen zur Verfügung stehen, können die Wärmequelle 40 und die Umwälzpumpe 41 entfallen und der Wärmetauscher 43 direkt mit diesen anderen Wärmeträgern beheizt werden, beispielsweise mit Wärme aus einem Fernheiznetz oder mit Verlustwärme eines anderen Prozesses beschickt werden. Sofern das Temperaturniveau einer solchen externen Wärmequelle für die angestrebte Überhitzung des dritten Wärmeträgers nicht ausreicht, kann zusätzlich im Wärmetauscher 36 eine Überhitzung mit einer weiteren Wärmequelle, beispielsweise mit elektrischem Strom erfolgen.
Bein einer alternativen Ausführungsform der Heizanlage kann die von der Wärmepumpe 20 im Verflüssiger 21 zur Aufheizung des ersten Wärmeträgers zur Verfügung gestellte Wärmemenge zur Verdampfung eines weiteren Kältemittels verwendet werden, das in einer weiteren, zwischengeschalteten Wärmepumpe umläuft. Dieses weitere Kältemittel wird mit einer weiteren Turbine ähnlich der Turbine 30 entspannt. Die weitere Turbine treibt einen auf einer gemeinsamen Welle sitzenden weiteren Kompressor, ähnlich dem Kompressor 25 an, welcher den Verdichter der weiteren zwischengeschalteten Wärmepumpe darstellt. Erst im Verflüssiger dieser weiteren zwischengeschalteten Wärmepumpe wird letztlich die Wärme an den zum Verbraucher führenden Kreislauf 1 abgegeben; d. h. bei dieser alternativen Ausführungsform erfolgt die Übertragung der Wärme des zweiten Wärmeträgers zur Aufheizung des ersten Wärmeträgers
_ über die weitere zwischengeschaltete Wärmepumpe.
jo Die Kondensationswärme der weiteren Turbine kann ebenfalls dem ersten Wärmeträger zugeführt werden. Mit dieser alternativen Ausführungsform kann der Anteil an Umwandlung in mechanische Energie gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform
J5 noch weiter gesteigert werden, was eine noch bessere Ausnutzung der Primärenergie erlaubt.
Ferner ist eine direkte Wärmeabgabe vom Kreislauf 4 zum Kreislauf 1 vorgesehen, wenn der erhöhte Wärmebedarf des Verbrauchers 10 an besonders kalten Tagen dies erfordert. Sofern der vierte Wärmeträger und erste Wärmeträger aus der gleichen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser bestehen, kann hierzu eine Zu- und Rückführung 42 vorgesehen sein, über welche ein Teil der heißen Flüssigkeit aus dem Kreislauf 4 direkt in den Kreislauf 1 eingespeist wird. Unter besonderen Bedingungen kann auch daran gedacht werden, die beiden Kreisläufe 2 und 3 stillzulegen und die gesamte von der Wärmequelle 40 abgegebene Wärme über den Kreislauf 4 und die Zu- und Abf ührung 42 direkt in den Kreislauf 1 einzubringen. Für den Fall, daß der erste Wärmeträger und der vierte Wärmeträger nicht übereinstimmen, und/oder die Drücke im ersten und vierten Kreislauf nicht zueinander passen, ist zweckmäßigerweise zur Abgabe von Wärme an den ersten Wärmeträger ein Wärmetauscher 43 vorgesehen, dem einerseits der heiße vierte Wärmeträger aus dem Kreislauf 4 und andererseits der erste Wärmeträger aus dem Kreislauf 1 zugeführt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
030 107/464

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Heizanlage mit einem ersten Wärmeträger, mit einer Wärmepumpe mit einem umlaufenden, von einem Kompressor verdichteten, zweiten Wärmeträger zur Aufheizung des ersten Wärmeträgers, und mit einer Kraftmaschine zum Antrieb des Kompressors, die ihrerseits Dampf eines dritten, im geschlossenen Kreislauf geführten Wärmeträgers beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der dritte Wärmeträger aus einem niedrig siedenden Kältemittel besteht;
b) die Verdampfung des dritten Wärmeträgers indirekt in einem von einem vierten Wärmeträger durchströmten Wärmetauscher erfolgt; und
c) der vierte Wärmeträger von einer Wärmequelle erwärmbar und mit dem ersten Wärmeträger in unmittelbaren Wärmeaustausch bringbar ist.
2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmeträger mit dem dritten Wärmeträger übereinstimmt.
3. Heizanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und/oder dritte Wärmeträger Trichlorfluormethan (CCl3F), Dichlordifluormethan (CCL2F2), Chloridfluormethan (CHClF2), Dichlortetrafluoräthan (C2Cl2F4) oder Octafluorcyclobutan (C4F8) ist.
4. Heizanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer der Wärmepumpe bei einer Verdampfungstemperatur unterhalb oder bei 0° C betrieben wird, und der zweite und/oder dritte Wärmeträger Octafluorcyclobutan (C4F8) ist.
5. Heizanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer der Wärmepumpe bei einer Verdampfungstemperatur oberhalb + 5 ° C betrieben wird, und der zweite und/oder dritte Wärmeträger Dichlortetrafluoräthan (C2Cl2F4) ist.
6. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine eine Turbine ist.
7. Heizanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine und der Kompressor auf einer gemeinsamen Welle sitzen.
8. Heizanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationswärme des dritten Wärmeträger dem ersten Wärmeträger unmittelbar zuführbar ist.
9. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle für den vierten Wärmeträger für den alleinigen Betrieb der Heizanlage ausreichend ist.
10. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß dem dritten Wärmeträger Restwärme der Wärmequelle oder Wärme einer externen Wärmequelle zuführbar ist.
11. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und vierte Wärmeträger übereinstimmende Flüssigkeiten sind, und daß der vierte Wärmeträger in den Kreislauf des ersten Wärmeträgers einspeisbar ist.
12. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Wärmeträger über einen Wärmetauscher Wärme an den ersten Wärmeträger abgeben kann.
13. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Wärme des zweiten Wärmeträgers zur Aufheizung des ersten Wärmeträgers über eine weitere zwischengeschaltete Wärmepumpe erfolgt.
14. Heizanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter der weiteren, zwischengeschalteten Wärmepumpe von einer weiteren Turbine angetrieben wird.
15. Heizanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationswärme der weiteren Turbine dem ersten Wärmeträger zuführbar ist.
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