DE2930100A1 - Hot-water system using refrigeration system - regulates water flow through heat exchanger dependent on medium outlet temp. - Google Patents
Hot-water system using refrigeration system - regulates water flow through heat exchanger dependent on medium outlet temp.Info
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- F24D19/1054—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water the system uses a heat pump
Abstract
Description
293010Q293010Q
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Warmwasserbereitung durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel einer Kälteanlage bei dem das Wasser im Kreislauf über einen speicherbehälter und eine Wärmeaustauscheinrichtung geführt wird, gesteuert mit einem Durchflußregler, und eine Warmwa-jserbereitungsanlnsre.The invention relates to a method for heating water through heat exchange with the coolant of a refrigeration system in which the water circulates over a storage tank and a heat exchange device is guided, controlled by a flow controller, and a hot water preparation line.
Beim Wärmeaustausch wird d'i.? zu erwärmende Wasser durch ein Rohrsystem geleitet, das vom erhitzten Kältemittel der Kältemaschine umgeben ist. Der Wasserkreislauf zwischen dam Warmwasserspeicher und dem Wärmeaustauscher wird durch eine Umwälzpumpe hergestellt. Das zu erwärmende Brauchwasser fließt durch den Wärmetauscher und entzieht dabei dem heißen Kältemittel Wärme. Das abgekühlte Kältemittel fließt verflüssigt in den Kältekreislauf zurück.During heat exchange, d'i.? water to be heated by a pipe system that is surrounded by the heated refrigerant of the chiller. The water cycle between dam hot water storage tank and the heat exchanger is made by a circulation pump. The one to be heated Domestic water flows through the heat exchanger and extracts heat from the hot refrigerant. The cooled refrigerant flows into the refrigeration circuit in liquid form return.
Das ständige Umwälzen des Wassers hat den Nachteil, daß bei steigender Temperatur des zum Wärmetauscher fließenden Wassers das Kältemittel nicht mehr genügend abgekühlt und verflüssigt werden kann, was zur Druckerhöhung im System und somit zur Verminderung der Kühlleistung führt. Weiterhin ist es nachteilig, daß erst nach längerer Zeit nach dem Inbetriebsetzen Brauchwasser mit der nötigen Temperatur zur Verfügung steht.The constant circulation of the water has the disadvantage that when the temperature of the heat exchanger increases flowing water, the refrigerant can no longer be sufficiently cooled and liquefied, which increases the pressure in the system and thus leads to a reduction in the cooling capacity. Furthermore, it is disadvantageous that only after a long period of time after commissioning domestic water is available at the required temperature.
In den bisher bekannten Anlagen wird zur Vermeidung der Druckerhöhung im Kältesystem ein Druckschalter verwendet, der bei Erreichen des eingestellten Drucks den Lüfter eines Luftkondensators in Betrieb setzt. Dieser Luftkondensator befindet sich in Flußrichtung des Kältemittels nach dem Wärmetauscher und stellt durch Abgabe der überschußwärme an die Luft wieder normalen Betriebsdruck im System her.In the previously known systems, a pressure switch is used to avoid the pressure increase in the refrigeration system used, which activates the fan of an air condenser when the set pressure is reached. This air condenser is in the direction of flow of the refrigerant after the heat exchanger and restores it by releasing the excess heat into the air normal operating pressure in the system.
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Der Druck des Schalters muß entsprechend der erzielbaren Brauchwassertemperatur eingestellt werden, darf aber den Wert nicht überschreiten, der die Lebensdauer der Kältemaschine herabsetzt, bzw. die Kühlleistung stark vermindert. Das hat bei größeren Brauchwassermengen den Nachteil, daß, bis der Luftkondensator zuschaltet, die Anlage längere Zeit im Grenzbereich betrieben wird. Ein weiterer Nachteil ist, daß in ungünstigen Fällen bei Warmwasserentnahme aus dem Speicher während des Erwärmungsvorgangs der Speicher über das Wärmetauschsystem kurzgeschlossen wird und somit Kaltwasser zum Warmwasserauslauf gelangt.The pressure of the switch must be set according to the achievable domestic water temperature but do not exceed the value that reduces the service life of the refrigeration machine or the cooling capacity greatly diminished. In the case of larger quantities of hot water, this has the disadvantage that, until the air condenser switches on, the system is operated in the limit area for a long time. Another disadvantage is that in unfavorable Cases when hot water is withdrawn from the storage tank during the heating process of the storage tank via the Heat exchange system is short-circuited and thus cold water reaches the hot water outlet.
Der Erfindung liegen daher folgende Aufgaben zugrunde:The invention is therefore based on the following objects:
1. Es soll bereits kurze Zeit nach Einschalten der Anlage Brauchwasser mit maximaler Temperatur zur Verfügung stehen.1. It should be available a short time after the system has been switched on Domestic hot water is available at the maximum temperature.
2. Die Temperatur des vom Speicher zum Wärmetauscher fließenden Wassers soll möglichst bis zu vollständiger Füllung des Speichers niedrig gehalten werden.2. The temperature of the water flowing from the storage tank to the heat exchanger should be as complete as possible Filling of the memory can be kept low.
3. Es soll verhindert werden, daß bei Entnehmen von Brauchwasser während des Betriebs aus dem Speicher dieser über das Wärmetauschsystem kurzgeschlossen wird und somit Kaltwasser zum Warmwasserauslauf gelangen kann. Weiterhin wird erreicht, daß der Wärmetauscher bis zur vollständigen Füllung des Speichers mit heißem Brauchwasser mit kaltem Wasser versorgt wird. Dadurch bleibt die Kühlleistung des Systems erhalten, bzw. wird unter Umständen sogar verbessert. 3. It should be prevented that when hot water is removed from the storage tank during operation this is short-circuited via the heat exchange system and thus cold water reaches the hot water outlet can. It is also achieved that the heat exchanger is completely filled up to the memory is supplied with hot domestic water with cold water. This maintains the cooling capacity of the system received, or may even be improved.
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Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 2 gelöst.These objects are achieved by the method according to the invention according to claim 1 and the device according to the invention according to claim 2 solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgaben durch einen geregelten Brauchwasserkreislauf, bei dem ein Durchflußregler den Durchfluß des zu erwärmenden Wassers durch den Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur oder vom Druck des abfließenden Kältemittels steuert. Da die Temperatur im direkten Zusammenhang mit dem Kältemitteldruck steht, kann diese direkt eingestellt werden. Dadurch wird erreicht, daß das zu erwärmende Wasser den Wärmetauscher mit der maximal erreichbaren Temperatur verläßt und von der Pumpe zum Speicher befördert wird. Das hat den Vorteil, daß bereits wenige Minuten nach dem Inbetriebsetzen der Anlage Brauchwasser mit maximaler Temperatur im Speicher zur Verfügung steht. Um während des Erwärmens Brauchwasser entnehmen zu können muß sicher gestellt sein, daß der Speicher nicht über den Wärmeaustauscherkreislauf kurzgeschlossen wird. Das wird ebenfalls durch dieses Verfahren erreicht, da bei Durchfluß des kalten Wassers im Wärmeaustauscher der Druck des Kältemittels am Austritt sinkt und somit der Durchflußregler geschlossen wird. Der Kreislauf ist unterbrochen und wird erst wieder freigegeben, wenn der Druck im System den eingestellten Wert erreicht hat. Dadurch ist gewährleistet, daß aur Wasser mit maximaler Temperatur den Wärmeaustauscher verlassen und somit zur Wasserentnahmeleitung gelangen kann.The method according to the invention achieves these objectives a regulated process water circuit in which a flow controller controls the flow of the water to be heated through the heat exchanger depending on the temperature or pressure of the refrigerant flowing off controls. Since the temperature is directly related to the refrigerant pressure, it can be set directly will. This ensures that the water to be heated enters the heat exchanger with the maximum attainable Leaves temperature and is conveyed by the pump to the memory. This has the advantage that only a few Minutes after the system has been commissioned, domestic water is available at the maximum temperature in the storage tank. In order to be able to remove domestic water during the heating process, it must be ensured that the storage tank does not is short-circuited via the heat exchanger circuit. That is also achieved by this method, since When the cold water flows through the heat exchanger, the pressure of the refrigerant at the outlet drops and thus the flow regulator is closed. The cycle is interrupted and is only released again when the Pressure in the system has reached the set value. This ensures that aur water with maximum Temperature can leave the heat exchanger and thus reach the water extraction line.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung.The drawing serves to explain the invention.
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Mit (1) ist die Wärmeaustauscheinrichtung bezeichnet, mit (2) die Umwälzpumpe und mit (5) der Speicherbehälter. Beim ungeregelten Brauchwasserkreislauf wird bei geöffnetem Absperrventil (4) mittels der Umwälzpumpe (2) das zu erwärmende Wasser durch den Wärmeaustauscher (1) geleitet und zum Speicherbehälter (5) befördert. Im Wärmeaustauscher (1) wird dabei Wärme vom zufließenden Kältemittel (6) auf das Wasser übertragen. Das abgekühlte Kältemittel (7) fließt verflüssigt in das Kältemittelsystem zurück.With (1) the heat exchange device is designated, with (2) the circulation pump and with (5) the storage tank. In the uncontrolled domestic water circuit, when the shut-off valve (4) is open, the circulation pump (2) the water to be heated is passed through the heat exchanger (1) and transported to the storage tank (5). in the The heat exchanger (1) transfers heat from the incoming refrigerant (6) to the water. The cooled down Liquefied refrigerant (7) flows back into the refrigerant system.
Im dargestellten Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Durchfluß des Brauchwassers durch einen Durchflußregler (3) in Abhängigkeit von der Temperatur oder vom Druck des die Wärmeaustauscheinrichtung verlassenden Kühlmittels (7) gesteuert. Das im Wärmetauscher befindliche Wasser übernimmt die Wärme des Kältemittels. Ist das Wasser im Wärmetauscher auf die erreichbare Temperatur angestiegen, hat auch das zurückfließende Kältemittel (7) den eingestellten Druck erreicht und öffnet über die Steuerleitung (8) den Durchflußregler (3). Das auf die maximal erreichbare Temperatur erwärmte Wasser wird zum Speicherbehälter (5) gepumpt. Gleichzeitig fließt kaltes Wasser aus dem Speicherbehälter (5) in die Wärmeaustauscheinrichtung (1). Der Druck im Kältemittelauslauf (7) fällt durch die starke Abkühlung ab, wodurch der Durchflußregler (3) geschlossen wird. In Abhängigkeit vom eingestellten Druck des Durchflußreglers (3) stellt sich eine Strömungsgeschwindigkeit ein, die gewährleistet, daß an der Wärmeaustauscheinrichtung (1) Warmwasser mit konstanter Temperatur austritt und im Speicherbehälter (5) zur Verfügung steht. Gleichzeitig wird verhindert, daß der Speicherbehälter (5) über die Wärmeaustauscheinrichtung (1) kurzgeschlossen wird und somit bei geöffnetem Absperrventil (9) Kaltwasser zur Wasserentnahmeleitung (10) gelangen kann.In the example of the method according to the invention shown, the flow of service water is through a flow regulator (3) depending on the temperature or pressure of the heat exchange device leaving coolant (7) controlled. The water in the heat exchanger takes over the heat of the refrigerant. If the water in the heat exchanger has risen to the achievable temperature, that too Returning refrigerant (7) reaches the set pressure and opens via the control line (8) the flow regulator (3). The water heated to the maximum attainable temperature becomes a storage tank (5) pumped. At the same time, cold water flows from the storage tank (5) into the heat exchange device (1). The pressure in the refrigerant outlet (7) falls due to the strong cooling, which the flow regulator (3) is closed. Depending on the pressure set on the flow regulator (3) a flow rate is established which ensures that at the heat exchange device (1) Hot water at a constant temperature emerges and is available in the storage tank (5). Simultaneously prevents the storage container (5) from being short-circuited via the heat exchange device (1) and Thus, when the shut-off valve (9) is open, cold water can reach the water extraction line (10).
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Ist der Speicherbehälter (5) vollständig mit erwärmten Wasser gefüllt, fließt erwärmtes Wasser in die Wärmeaustauscheinrichtung (1). Das bewirkt einen Druckanstieg im Kältesystem, wodurch ein Druckschalter einen zusätzlichen Luftkondensator in Betrieb nimmt.When the storage tank (5) is completely filled with heated water, heated water flows into the heat exchange device (1). This causes a pressure increase in the refrigeration system, which makes a pressure switch an additional one Air condenser starts up.
Die Wärmeaustauscheinrichtung (1), der Durchflußregler (3) und die Umwälzpumpe (2) sind in einem Behälter untergebracht, der innen mit einem wärmedämmenden Material ausgekleidet ist. Die Kühlmittelzulaufleitung (6) und die Kühlmittelrücklaufleitung (7) verbinden die Wannwasserbereitungsanlage mit der Kühlanlage. Mit der Wasservorlaufleitung (12) und der Wasserrücklaufleitung (13) wird der Kreislauf über den Speicherbehälter (5) und die Absperrventile (4) geschlossen. Diese Leitungen sind ebenfalls isoliert auszuführen. Als Wärmeaustauseheinriehtung (1) werden handelsübliche Koaxial - Kondensatoren verwendet, die nach der Leistung der Kühlanlage zu bemessen sind. Als Durchflußregler (3) kann ein sogenannter Kühlwasserregler eingesetzt werden. Dieser Kühlwasserregler besteht aus einem Wasserventil, das vom Druck auf eine Membrane entgegen der Federkraft einer Einsteileinrichtung geöffnet wird. Die Umwälzpumpe (3) ist eine sogenannte Brauchwasserpumpe, wie sie zum Beispiel in Zentralheizungsanlagen verwendet wird. Die Umwälzpumpe wird elektrisch so angeschlossen, daß sie mit Einschalten der Kühlanlage in Betrieb gesetzt wird.The heat exchange device (1), the flow regulator (3) and the circulation pump (2) are housed in a container, which is lined on the inside with a heat-insulating material. The coolant supply line (6) and the Coolant return line (7) connect the tub water preparation system with the cooling system. With the water supply line (12) and the water return line (13) the circuit is closed via the storage tank (5) and the shut-off valves (4). These lines are also run in isolation. As a heat exchange unit (1) Commercially available coaxial capacitors are used, which are dimensioned according to the performance of the cooling system. A so-called cooling water regulator can be used as the flow regulator (3). This cooling water regulator consists from a water valve, which by the pressure on a membrane against the spring force of an adjustment device is opened. The circulation pump (3) is a so-called service water pump, such as that used in central heating systems is used. The circulation pump is electrically connected in such a way that when the Cooling system is put into operation.
Als Speicherbehälter (5) werden handelsübliche Brauchwasserspeicher verschiedener Größen verwendet. Es können auch bereits vorhandene Speicherbehälter in die ¥armwasserbereitungsanlage einbezogen werden. Die Wasserzulaufleitung (11) ist nach DIN 1988 mit einer Sicherheitsgruppe (14) auszustatten. Commercial water storage tanks are used as storage tanks (5) different sizes used. Existing storage tanks can also be installed in the domestic hot water system be included. The water supply line (11) is to be equipped with a safety group (14) according to DIN 1988.
Die Vorrichtung ist als geschlossene Einheit transportabel und an jedem Ort des Bedarfs einsetzbar.The device can be transported as a closed unit and can be used at any location.
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Claims (2)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2930100A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2521697A1 (en) * | 1982-02-17 | 1983-08-19 | Cuenod Thermotech Sa | Hot water prodn. system - uses solenoid valve to block water flow through heat pump until water temp. in storage pump reaches desired level |
| WO1990002300A1 (en) * | 1988-08-22 | 1990-03-08 | Thermia Ab | Heat pump for heating or cooling confined spaces, and also for heating tap water |
| CN110848786A (en) * | 2019-12-12 | 2020-02-28 | 宁夏塞上阳光太阳能有限公司 | Integrated hybrid cycle system heat pump cooling and heating machine |
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1979
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| FR2521697A1 (en) * | 1982-02-17 | 1983-08-19 | Cuenod Thermotech Sa | Hot water prodn. system - uses solenoid valve to block water flow through heat pump until water temp. in storage pump reaches desired level |
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| CN110848786A (en) * | 2019-12-12 | 2020-02-28 | 宁夏塞上阳光太阳能有限公司 | Integrated hybrid cycle system heat pump cooling and heating machine |
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