DE2851511A1 - Waermepumpen - heizungsanlage - Google Patents

Waermepumpen - heizungsanlage

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DE2851511A1 DE19782851511 DE2851511A DE2851511A1 DE 2851511 A1 DE2851511 A1 DE 2851511A1 DE 19782851511 DE19782851511 DE 19782851511 DE 2851511 A DE2851511 A DE 2851511A DE 2851511 A1 DE2851511 A1 DE 2851511A1
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Description

3. Wärmepumpen-Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Solltemperatur des dem oberen Temperaturfühler (9) zugeordneten Thermostaten (lO) so gewählt ist, daß sie einer gewünschten Mindestzapf temperatur entspricht.
h. Wärmepumpen-Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solltemperatur des dem unteren Temperaturfühler (12) zugeordneten Thermostaten (13) so gewählt ist, daß sie etwa um 10 C über der Solltemperatur des anderen Thermostaten (lO) liegt.
5. Wärmepumpen-Heizungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kondensator (k) so im Speicher (l) angeordnet ist, daß er etwa ein Drittel des Volumens des Speichers beheizt.
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28515Π
einerseits das Warmwasserangebot ständig sichergestellt ist und andererseits der Verdichter der Wärmepumpe selten schaltet.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß im Wärmeträgerkreislauf der Wärmepumpe zwei Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, daß der eine Kondensator unten im Speicher und der im Wärmeträgerkreislauf vor diesem Kondensator liegende andere Kondensator in einem Abstand über dem einen Kondensator im Speicher angeordnet ist, daß im Bereich des oberen und des unteren Kondensators ,je ein Temperaturfühler eines Thermostaten angeordnet ist, daß der dem oberen Temperaturfühler zugeordnete Thermostat auf eine Solltemperatur eingestellt ist, die niedriger ist als die Solltemperatur, auf die der andere Thermostat eingestellt ist, und daß Schaltkontakte der beiden Thermostaten so geschaltet sind, daß der Verdichter der Wärmepumpe anläuft, wenn die Solltemperatur am oberen Temperaturfühler unterschritten ist und abschaltet, wenn die Solltemperatur am unteren Temperaturfühler erreicht ist. Durch die Anordnung der beiden Kondensatoren ist gewährleistet, daß nach dem Einschalten der Wärmepumpe zunächst bevorzugt der obere Bereich des Speichers schnell erhitzt wird, so daß für nächste Zapfungen sofort wieder ausreichend warmes Wasser zur Verfügung steht. Erst danach wird über den unteren Kondensator auch der untere Bereich des Speichers auf die Solltemperatur aufgeheizt. Anschliessend schaltet der Verdichter ab und wird erst dann wieder eingeschaltet, wenn die Temperatur oben die Mindestzapftemperatur unterschreitet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich der Wirkungsgrad der Wärmepumpe dadurch wesentlich
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erhöht, daß während der Aufheizung des oberen Bereichs des Speichers das Wärmetragermittel im unteren Kondensator unterkühlt ist.
Jn bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltkontakte dor Thermostaten in Reihe zur Wicklung eines Relais geschaltet, das einen Schaltkontakt für den Verdichter und einen Selbsthaltekontakt aufweist, welcher
des
parallel zum Schaltkontaki/ dem oberen Temperaturfühler zugeordneten Thermostaten liegt. Der Verdichter wird hierbei dann eingeschaltet, wenn die Schaltkontakte beider Thermostaten geschlossen sind. Da bei einer Warmwasserzapfung Kaltwasser von unten in den Speicher nachfließt, wird dementsprechend der dem unteren Temperaturfühler zugeordnete Schaltkontakt zuerst schließen, so daß das Anlaufen des Verdichters ab dann lediglich vom Schließen des dem oberen Temperaturfühler zugeordneten Schaltkontakts abhängt*
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Solltemperatur des oberen Thermostaten so gewählt, daß sie einer gewünschten Mindestzapftemperatur entspricht.
Vorzugsweise ist der obere Kondensator so im Speicher angeordnet, daß er etwa ein Drittel des Volumens des Speicherbehälters beheizt. Dies begünstigt die schnelle Aufheizung dieses Teilvolumens, welches andererseits für durchschnittliche Zapfmengen bei kurz aufeinanderfolgenden Zapfvorgängen ausreichend ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung zeigen:
■' - k -
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Fig. 1 einen Schaltplan einer Wärmepumpen-Heizungsanlage schematisch und
Fig. 2 eine Ladekennlinie des Speichers nach Fig. 1.
Ein Warmwasserspeicher 1 ist über eine Vorlaufleitung bzw. Zapfleitung 2 und eine Rücklaufleitung bzw. Zulaufleitung 3 mit nicht näher dargestellten Warmwasserverbrauchern verbunden. Im oberen Drittel des Speichers 1 ist ein Kondensator 4 angeordnet. Unten im Speicher 1 sitzt ein weiterer Kondensator 5· Die Kondensatoren k und 5 liegen in Reihe in dem Wärmeträgerkreislauf einer Wärmepumpe mit Verdichter 6, Drosselventil 7 und Verdampfer 8. Im Wärmeträgerkreislauf liegt der Kondensator k vor dem Kondensator 5·
Nahe beim oberen Kondensator k ist im Speicher 1 ein Temperaturfühler 9 eines Thermostaten 10 vorgesehen. Der Thermostat 10 ist so eingestellt, daß er einen elektrischen Schaltkontakt 11 über einer Solltemperatur von beispielsweise 55 C am Temperatur
niedrigerer Temperatur schließt.
beispielsweise 55 C am Temperaturfühler 9 öffnet und bei
In der Nähe des Kondensators 5 ist im Speicher 1 ein Temperaturfühler 12 eines weiteren Thermostaten 13 angeordnet. Der Thermostat 13 ist so eingestellt, daß ein Schaltkontakt Ik schließt, wenn die Wassertemperatur im Bereich des Temperaturfühlers 12 eine bestimmte Solltemperatur, beispielsweise 65 C, unterschreitet. Bei einer Wassertemperatur über der eingestellten Solltemperatur ist der Schaltkontakt 14 geöffnet. In jedem Falle ist die Solltemperatur, auf die der Thermostat 13 eingestellt ist, höher als die Temperatur, auf die der Thermostat eingestellt ist.
— "5 —
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Die Schaltkontakte 11 und Ik liegen elektrisch in Reihe zu einer Wicklung 15 eines Relais, das einen Schaltkontakt l6 aufweist, der in Reihe zu einem Elektromotor des Verdichters 6 liegt. Außerdem wird durch die Relaiswicklung 15 ein Selbsthaltekontakt 17 betätigt, der parallel zum Schaltkontakt 11 liegt.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Heizungsanlage ist etwa folgende:
Ausgegangen wird davon, daß am Verdampfer 8 eine ausreichende Wärmemenge zur Verfugung steht.
Ist der Speicher 1, beispielsweise auf eine Temperatur von beispielsweise 70 C aufgeladen, dann sind beide Schaltkontakte 11 und Ik der Thermostaten 10 und 13 geöffnet. Dementsprechend sind auch die Kontakte 16 und 17 offen und der Verdichter 6 steht.
Wird durch die Leitung 2 Warmwasser, aus dem Speicher 1 abgeführt, dann fließt durch die Leitung 3 Kaltwasser nach. Bei entsprechender Zapfmenge sinkt die Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 12 unter 65 C, so daß der Schaltkontakt Ik schließt. Die Wicklung 15 des Relais schließt allein dadurch die Kontakte l6 und 17 nicht, da der Schaltkontakt 11 noch offen ist. Dementsprechend läuft auch der Verdichter 6 nicht an.
Erst wenn soviel Warmwasser aus dem Speicher 1 entnommen wurde, daß die Wassertemperatur im Bereich des Temperaturfühlers 9 die gewünschte Mindestzapftemperatur, beispielsweise 55 C, unterschreitet, schließt auch der Schaltkontakt 11. Über die Relaiswicklung 15 werden jetzt die Kontakte 16 und 17 geschlossen. Der Verdichter 6
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läuft an und fördert, beispielsweise auf 75°C erwärmt« Wärmeträgerflüssigkeit in den Kondensator 4, wobei ein Wärmetausch, mit dem Kaltwasser im oberen Drittel des Speichers 1 stattfindet. Bei diesem Wärmetausch steigt die Temperatur im oberen Drittel des Speichers schnell, so daß kurze Zeit nach, dem Einschalten des Verdichters bereits wieder ausreichend warmes Wasser zur Verfügung steht. In Fig. 2 ist in der oberen Kurve I der Temperaturverlauf im Bereich, des Kondensators k bei dem beschriebenen Ladevorgang bezogen auf die Zeitach.se t dargestellt.
Während der Erwärmung des Wassers in der Umgebung des Kondensators k tritt die Wärmeträgerflüssigkeit schon relativ stark abgekühlt in den Kondensator 5 ein und tritt dann unterkühlt über das Drosselventil 7 in. den Verdampfer 8 ein. Durch die Unterkühlung ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe verbessert.
Während der Erwärmung des Wassers im Bereich des Kondensators k wird das Wasser unten im Speicherbehälter praktisch nicht erwärmt. In der Kurve II in Fig. 2 ist der zeitliche Temperaturverlauf der Erwärmung des Wassers im Bereich des Kondensators 5 dargestellt. Erst wenn die Wassertemperatur im oberen Bereich des Speichers 1 ihren Grenzwert erreicht, erfolgt eine zunehmende Erwärmung des Wassers unten im Speicher 1. Sobald dort die Solltemperatur, im Beispielsfalle 65°C, des Thermostaten 13 überschritten wird, öffnet der Schaltkontakt 14. Der Schaltkontakt 11 ist zu diesem Zeitpunkt schon geöffnet, da die Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 9» wie beschrieben, die im Beispielsfalle eingestellte Temperatur von 55 C bereits überschritten hat. Jedoch ist bis zum Öffnen des Schaltkontakts Ik der Selbsthaltekontalct
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17 geschlossen. Es fällt also beim Öffnen des Schaltkontalcts Ik das Relais ab, wobei sich der Schaltkontakt l6 und der Selbsthaltekontakt 17 öffnen* Der Verdichter ist dadurch abgeschaltet.
Insgesamt ist es erreicht, daß die Einschaltdauer des Verdichters 6 erst beginnt·, wenn der Speicher 1 soweit entladen ist, daß auch oben kein Warmwasser mit der Mindestzapf temperatur mehr zur Verfügung steht und daß im Zuge der Ladung des Speichers vorrangig dessen oberes Teilvolumen erwärmt wird. Wobei aus Fig. 2 beim Vergleici der Kurven I und II ersichtlich ist, daß im geladenen Zustand des Speichers oben heißeres Wasser zur Verfügung steht als unten.
Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche Alternativen. So kann beispielsweise anstelle der beschriebenen Schaltung auch eine Schaltung mit elektronischen Bauelementen verwendet werden. Außerdem kann das erwähnte obere Teilvolumen des Speichers auch über oder unter einem Drittel des Gesamtvolumens des Speichers liegen.
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    Wärmepumpen-Heizungsanlage, wobei die Kondensatorseite der Wärmepumpe Wärmeenergie an einen Warmwasserspeicher abgibt und die Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Speiehertemperatur thermostatisch gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmeträgerkreislauf (8, 6, kt 5, 7) der Wärmepumpe zwei Kondensatoren (kf 5) in Reihe geschaltet sind, daß der eine Kondensator (5) unten
    , . der
    im Speicher (1) und/im Wärmeträgerkreislauf vor diesem Kondensator (5) liegende andere Kondensator (4) in einem Abstand über dem einen Kondensator (5) im Speicher (l) angeordnet ist, daß im Bereich des oberen und des unteren Kondensators (4, 5) je ein Temperaturfühler (9, 12) eines Thermostaten (.10, 13) angeordnet ist, daß der dem oberen Temperaturfühler (9) zugeordnete Thermostat (lO) auf eine Solltemperatur eingestellt ist, die niedriger ist als die Solltemperatur, auf die der andere Thermostat (13) eingestellt ist, und daß Schaltkontakte (ll, 1^) der beiden Thermostaten (lO, I3) so geschaltet sind, daß der Verdichter (6) der Wärmepumpe anläuft, wenn die Solltemperatur am oberen Temperaturfühler (9) unterschritten ist, und abschaltet, wenn die Solltemperatur am unteren Temperaturfühler (12) erreicht ist.
  2. 2. Wärmepumpen-Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte (ll, 1^) der Thermostaten (lO, 13) in Reihe zur Wicklung (15) eines Relais geschaltet sind, das einen Schaltkontakt (l6) für den Verdichter (6) und einen Selbsthaltekontakt (17) aufweist,' welcher parallel zum Schaltkontakt (ll) des dem oberen Temperaturfühler (9) zugeordneten Thermostaten (lO) liegt. _ 9 _
    03002A/011? ORIGINAL INSPECTED
    etiebel Eltron
    GmbH & Co. KQ
    Hoizminden ό 2 8 5 T 5 H
    Alcte h6l ¥ärmeptimp en-He izungs anlage
    Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpen-Heizungsanlage, wobei die Kondensatorseite der Wärmepumpe Wärmeenergie an einen Warmwasserspeicher abgibt und die Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Speichertemperatur thermostat!se ι gesteuert ist.
    Bei derartigen Anlagen ist angestrebt, den Verdichter der Wärmepumpe möglichst selten ein- bzw. auszuschalten, da ein häufiges Schalten des Verdichters die Lebensdauer der Wärmepumpe verkürzt und deren Wirkungsgrad verschlec i— tert. So wirkt sich beispielsweise ungünstig aus, daß beim Anlauf des Verdichters dessen Schmierung ungenügend ist und er gegen den Kompressionsdruck arbeiten muß.
    Der Forderung nach einer möglichst geringen Schalthäufigkeit des Verdichters der Wärmepumpe steht jedoch die andere Forderung entgegen, nach der in dem Warmwasserspeicher ständig Warmwasser zur Zapfung bereitgehalten werden soll. Bekannte Wärmepumpen-Heizungsanlagen erfüll an nicht beide Forderungen gleichzeitig.
    Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmepumpen-Heizungsanlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der
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